WO2023208622A1 - Burner for an exhaust-gas aftertreatment system, and exhaust-gas aftertreatment system for an internal combustion engine comprising such a burner - Google Patents

Burner for an exhaust-gas aftertreatment system, and exhaust-gas aftertreatment system for an internal combustion engine comprising such a burner Download PDF

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WO2023208622A1
WO2023208622A1 PCT/EP2023/059881 EP2023059881W WO2023208622A1 WO 2023208622 A1 WO2023208622 A1 WO 2023208622A1 EP 2023059881 W EP2023059881 W EP 2023059881W WO 2023208622 A1 WO2023208622 A1 WO 2023208622A1
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combustion chamber
glow plug
fresh air
burner
guide element
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PCT/EP2023/059881
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Thorsten Klinkhammer
William Krein
Max Braunbeck
Manuel Biedron
Christian Disch
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Robert Bosch Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a burner for an exhaust gas aftertreatment system, with a housing forming a combustion chamber, the housing having an outlet that is connected or connectable to an exhaust gas line of the exhaust gas aftertreatment system, with a fuel supply device for supplying fuel into the combustion chamber, with a fresh air supply device for supplying fresh air in the combustion chamber, and with an ignition unit for igniting a fresh air-fuel mixture arranged in the combustion chamber.
  • the invention also relates to an exhaust gas aftertreatment system for an internal combustion engine.
  • catalytic converters In order to achieve current emission limits, the use of catalytic converters in exhaust gas aftertreatment systems of internal combustion engines is known.
  • the catalysts enable the conversion of gaseous pollutants such as NOx, HC and CO into harmless products such as N2, H2O and CO2.
  • the temperature of the catalyst should exceed the so-called light-off temperature, typically 300 °C to 400 °C.
  • so-called internal catalytic converter heating measures are often used.
  • the efficiency of the Internal combustion engine deteriorates due to late ignition angles, which increases the exhaust gas temperature and the enthalpy input into the catalytic converter.
  • the burner according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that the burner has a particularly advantageous ignition behavior.
  • the ignition of the fresh air-fuel mixture is realized more quickly compared to previously known burners, so that the catalytic converter can also be heated more quickly.
  • the ignition unit has a glow plug which is arranged in the combustion chamber in such a way that a longitudinal central axis of the glow plug is aligned obliquely to a cross-sectional plane of the combustion chamber. It has been shown that an ignition unit with a glow plug is particularly advantageous with regard to rapid and reliable ignition of the fresh air-fuel mixture.
  • the fresh air-fuel mixture flows through the combustion chamber during operation Burner typically spiral or as a swirl flow.
  • the alignment of the glow plug according to the invention results in advantageous contact between the glow plug and the fresh air-fuel mixture, so that the fresh air-fuel mixture is effectively heated by the glow plug.
  • the longitudinal central axis of the glow plug is aligned obliquely to the cross-sectional plane of the combustion chamber.
  • a cross-sectional plane is a plane that is oriented perpendicular to the longitudinal center axis of the combustion chamber. An oblique alignment is assumed if the longitudinal center axis of the glow plug is aligned neither parallel nor perpendicular to the cross-sectional plane.
  • Another key advantage of a glow plug is its resistance to moisture.
  • a burner of an exhaust gas aftertreatment system tends to allow condensate to collect in the combustion chamber and also in the fuel supply device. If the burner is then started, this condensate can also be transported to the glow plug.
  • the glow plug is only slightly affected by the condensate or moisture.
  • the glow plug preferably projects through a housing wall of the housing into the combustion chamber. However, the glow plug can also be arranged overall in the combustion chamber.
  • the combustion chamber is preferably cylindrical.
  • the combustion chamber particularly preferably has a circular cross section. This creates a particularly uniform swirl flow in the combustion chamber during operation of the burner.
  • the combustion chamber can also have a cross-section that deviates from a circular shape, for example an oval-shaped cross-section or a rectangular cross-section with rounded corners.
  • the fuel supply device is preferably designed to meter the fuel directly into the combustion chamber. Due to the effective heating of the fresh air-fuel mixture, the metered fuel is then effectively evaporated.
  • the glow plug is preferably arranged in such a way that the fresh air-fuel mixture only hits the glow plug after the fresh air-fuel mixture has been diverted within the combustion chamber.
  • the fuel is not metered directly onto the glow plug by the fuel supply device, but only reaches the glow plug as a swirl flow. Dosing directly onto the glow plug could affect the ignition behavior of the burner.
  • the glow plug is a ceramic glow plug.
  • Ceramic glow plugs can reach particularly high temperatures, which is an advantage in terms of the ignition behavior of the burner.
  • a ceramic glow plug can achieve a constantly high temperature of more than 1250 °C, so that particularly fast and reliable ignition of the fresh air-fuel mixture can be achieved.
  • Ceramic glow plugs are also characterized by the fact that they reach their operating temperature quickly.
  • a ceramic glow plug reaches a temperature of 1000 °C within 1.4 s to 1.7 s.
  • a ceramic glow plug hardly shows any aging effects over its service life. Any aging effects that still occur can still be easily compensated for through calibration.
  • an angle between the longitudinal central axis of the glow plug and the cross-sectional plane of the combustion chamber is between 20° and 80°. With such an orientation of the glow plug, a particularly advantageous contact is achieved between the glow plug and the fresh air-fuel mixture, so that the heating of the fresh air-fuel mixture is optimized.
  • the angle is particularly preferably between 50° and 80°.
  • the glow plug is arranged such that a free end of the glow plug faces the outlet.
  • the glow plug is aligned such that the longitudinal central axis of the glow plug and a longitudinal central axis of the combustion chamber lie in a common imaginary plane.
  • Such an integration of the glow plug into the combustion chamber is structurally simple to implement.
  • the ignition unit preferably has a spark plug connected downstream of the glow plug in terms of flow technology.
  • the additional spark plug can further improve the ignition behavior of the burner.
  • the spark plug is fluidically connected downstream of the glow plug.
  • the spark plug is therefore arranged between the glow plug and the outlet of the housing.
  • the fresh air-fuel mixture therefore first reaches the Glow plug, is heated by the glow plug and then ignited by the spark plug connected downstream of the glow plug.
  • the spark plug is arranged such that a longitudinal central axis of the spark plug is aligned parallel to the cross-sectional plane of the combustion chamber.
  • the spark plug is preferably omitted. This also allows a burner with advantageous ignition behavior to be realized.
  • the ignition unit has a tunnel-shaped first air guide element, and that the glow plug extends at least in sections through the first air guide element.
  • the fresh air-fuel mixture can be precisely supplied to the glow plug through the tunnel-shaped first air guide element.
  • the flow direction of the fresh air-fuel mixture can be adjusted to the alignment of the glow plug through the tunnel-shaped first air guide element.
  • the flow speed of the fresh air-fuel mixture in the area of the glow plug can also be reduced by the tunnel-shaped first air guide element. This leads to the convective heat discharge from the glow plug being reduced, which is advantageous for the ignition behavior of the burner.
  • the tunnel-shaped first air guide element has a first side wall and a second side wall arranged at a distance from the first side wall in the circumferential direction of the combustion chamber, the side walls each having a first end facing away from the outlet, and the first end of the first sidewall is further from the outlet than the first end of the second sidewall.
  • the first side wall therefore extends further away from the outlet than the second side wall.
  • the fresh air-fuel mixture typically flows through the combustion chamber in a spiral or swirling flow during operation of the burner. Because one of the side walls extends further away from the outlet than the other of the side walls, the entry of the fresh air-fuel mixture into the tunnel-shaped first air guide element is simplified.
  • the first side wall forms an impact surface onto which the fresh air-fuel mixture impacts. By impacting the impact surface, the spin influence on the fresh air Fuel mixture is reduced so that the fresh air fuel mixture is precisely supplied to the glow plug.
  • the ignition unit has a second air guide element with a ramp surface aligned obliquely to the cross-sectional plane of the combustion chamber, and that the glow plug extends at least in sections along the ramp surface.
  • the flow direction of the fresh air-fuel mixture in the area of the glow plug is adjusted to the alignment of the glow plug by the second air guide element, which is preferably wedge-shaped or jump-shaped. This allows the fresh air/fuel mixture to be heated particularly effectively by the glow plug.
  • the ramp surface is aligned parallel to the longitudinal central axis of the glow plug.
  • the second air guide element has a groove-shaped depression which extends through a section of the ramp surface opposite the glow plug and is aligned parallel to the longitudinal central axis of the glow plug. Such a depression prevents turbulence in the fresh air-fuel mixture between the glow plug and the ramp surface of the second air guide element. If both the second air guide element and the aforementioned spark plug are present, the presence of the second air guide element also has the advantage that the fresh air-fuel mixture can be precisely supplied to the ignition electrodes of the spark plug through the second air guide element. This further optimizes the ignition behavior of the burner.
  • the ignition unit preferably has both the first air-guiding element and the second air-guiding element, with the second air-guiding element then also particularly preferably extending at least in sections through the tunnel-shaped first air-guiding element.
  • the ignition unit has a carrier which is arranged in an opening in a housing wall of the housing, and that the glow plug, the spark plug, the first air guide element and / or the second air guide element are arranged on the carrier are.
  • the carrier simplifies the integration of the ignition unit into the burner in terms of design.
  • the elements forming the ignition unit can be easily handled together as an assembly before installation in the burner.
  • the carrier preferably has a first breakthrough assigned to the glow plug, the glow plug protruding through the first breakthrough.
  • the carrier preferably has a second opening assigned to the spark plug, the spark plug protruding through the second opening.
  • the first air-guiding element and/or the second air-guiding element are formed in one piece with the carrier. This reduces the number of individual parts, which can reduce production costs.
  • only the first air-guiding element or only the second air-guiding element is formed in one piece with the carrier.
  • the fuel supply device and the fresh air supply device together form a two-fluid nozzle. If fresh air and fuel are supplied to the combustion chamber through the two-fluid nozzle, the fuel is broken into fine drops by the fresh air, so that the fuel is finely distributed in the fresh air-fuel mixture. This allows the evaporation of the fuel through the glow plug to be accelerated, which ultimately also accelerates the ignition of the fresh air-fuel mixture.
  • the fresh air supply device preferably has a sleeve-shaped fresh air supply chamber, the fresh air supply chamber radially enclosing the housing, and the ignition unit protruding radially through the fresh air supply chamber.
  • the fresh air therefore flows past the housing in the area of the sleeve-shaped fresh air supply chamber, which results in the fresh air being heated by waste heat from the housing before the fresh air is then supplied to the combustion chamber. This results in particularly stable operation of the burner.
  • the exhaust gas aftertreatment system preferably has an exhaust gas line with a catalytic converter, the exhaust gas line being fluidly connected to the combustion chamber through the outlet of the burner housing.
  • Figure 1 shows an exhaust gas aftertreatment system in a schematic representation
  • Figure 2 is a sectional view of a burner of the exhaust gas aftertreatment system
  • FIG. 3 is a schematic sectional view of the burner
  • Figure 4 shows an ignition unit of the burner
  • FIG. 5 shows a further representation of the ignition unit.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an exhaust gas aftertreatment system 1.
  • the exhaust gas aftertreatment system 1 has an exhaust gas line 2 with a catalytic converter 3.
  • the exhaust gas aftertreatment system 1 is assigned to an internal combustion engine 4 of a motor vehicle, not shown.
  • An outlet of the internal combustion engine 4 is fluidly connected to the exhaust gas line 2, so that an exhaust gas produced during operation of the internal combustion engine 4 can be fed or is fed to the exhaust gas line 2.
  • the exhaust gas from the internal combustion engine 4 flows through the catalytic converter 3, with the catalytic converter 4 converting gaseous pollutants in the exhaust gas, such as NOx, HC or CO, into harmless products.
  • the efficiency of the catalyst 3 corresponds to the temperature of the catalyst 3.
  • the previously mentioned pollutants may not be completely converted by the catalytic converter 3. This can occur, for example, when the internal combustion engine 4 starts cold.
  • the exhaust gas aftertreatment system 1 has a burner 5.
  • the structure of the burner 5 is explained in more detail below with reference to FIGS. 2 and 3.
  • Figure 2 shows a sectional view of the burner 5.
  • Figure 3 shows a schematic longitudinal section through the burner 5.
  • the burner 5 has a housing 6 which forms or encloses a combustion chamber 7.
  • An outlet 8 of the housing 6 is fluidly connected to the exhaust pipe 2.
  • a fresh air-fuel mixture burned in the combustion chamber 7 can thus be fed to the exhaust pipe 2 in order to thereby heat the catalytic converter 3.
  • the housing 6 is cylindrical. In the present case, the housing 6 has a circular cross section. Due to this design of the housing 6, the combustion chamber 7 is also cylindrical and has a circular cross section. In a cross section, the cutting plane is aligned perpendicular to the longitudinal central axis 9 of the housing 6 or the combustion chamber 7.
  • the burner 5 also has a fuel supply device 10, which is designed to supply fuel 11 to the combustion chamber 7.
  • the fuel supply device 10 is designed to meter the fuel 11 directly into the combustion chamber 7.
  • the fuel supply device 10 has a fuel line 12 which opens directly into the combustion chamber 7 through a fuel inlet 13.
  • the burner 5 also has a fresh air supply device 14, which is designed to supply fresh air 15 to the combustion chamber 7.
  • the fresh air supply device 14 has a fresh air line 16, which is connected to the combustion chamber 7 through a fresh air inlet 17.
  • the fresh air inlet 17 is annular and encloses the fuel inlet 13.
  • the fuel inlet 13 and the fresh air inlet 17 are axially opposite the outlet 8 with respect to the longitudinal central axis 9 of the combustion chamber 7 or the housing 6.
  • the fresh air line 16 has a sleeve-shaped fresh air supply chamber 18, which the housing 6 surrounds radially.
  • the fuel supply device 10 and the fresh air supply device 14 together form a two-substance nozzle 19. If fuel 11 and fresh air 15 are supplied to the combustion chamber 7 through the two-substance nozzle 19, the fuel 11 is torn into fine drops by the fresh air 15, so that a fresh air-fuel mixture
  • the fresh air-fuel mixture 20 is obtained in which the fuel 11 is finely distributed.
  • the fresh air-fuel mixture 20 is only indicated schematically in FIG.
  • the fuel supply device 10 and the fresh air supply device 14 are designed to supply the fuel 11 and the fresh air 15 to the combustion chamber 7 in such a way that the fresh air-fuel mixture 20 enters the combustion chamber 7 in a spiral shape or as a swirl flow
  • the housing 6 is designed in several parts.
  • the housing 6 has a cylindrical first housing part 22.
  • the combustion chamber 7 is essentially formed by the first housing part 22.
  • the housing 6 also has a sleeve-shaped first adapter 23, which is arranged on an end face of the first housing part 22 facing the two-substance nozzle 19.
  • the housing 6 also has a sleeve-shaped second adapter 24, which is arranged on an end face of the first housing part 22 assigned to the exhaust pipe 2.
  • the outlet 8 is formed by the second adapter 24.
  • the housing 6 is shown in one piece for the sake of simplicity.
  • the burner 5 also has an ignition unit 25 for igniting the fresh air-fuel mixture 20 arranged in the combustion chamber 7.
  • Figure 4 shows a perspective view of the ignition unit 25.
  • Figure 5 shows a top view of the ignition unit 25.
  • the ignition unit 25 has a glow plug 26, which projects into the combustion chamber 7 through an opening 27 in a housing wall 28 of the housing 6. In the present case, the breakthrough 27 is formed in the first housing part 22.
  • the glow plug 26 is arranged such that a longitudinal central axis 29 of the elongated glow plug 26 is aligned obliquely to a cross-sectional plane AA 'of the combustion chamber 7. A free end 30 of the glow plug 26 faces the outlet 8.
  • the longitudinal central axis 29 of the glow plug 25 is preferably aligned obliquely in such a way that a Angle a between the longitudinal central axis 29 and the cross-sectional plane AA 'of the combustion chamber 7 is between 20 ° and 80 °. In the present case the angle a is approximately 70°.
  • the glow plug 26 is also arranged such that the longitudinal central axis 29 of the glow plug 26 and the longitudinal central axis 9 of the combustion chamber 7 lie in a common imaginary plane. This plane corresponds to the longitudinal section plane of the longitudinal section shown in Figure 3.
  • the glow plug 26 is a ceramic glow plug 26. Ceramic glow plugs are particularly suitable for use in the burner 5 due to their high operating temperatures.
  • the ignition unit 25 has a spark plug 31 in addition to the glow plug 26.
  • the spark plug 31 is fluidically connected downstream of the glow plug 26.
  • the spark plug 31 is arranged between the glow plug 26 and the outlet 8.
  • Fresh air-fuel mixture 20 introduced into the combustion chamber 7 through the two-fluid nozzle 19 thus first reaches the glow plug 26 and only then to the spark plug 31.
  • the spark plug 31 also protrudes through the opening 27 into the combustion chamber 7.
  • the spark plug 31 is arranged such that a longitudinal central axis 32 of the spark plug 31 is aligned parallel to the cross-sectional plane AA '.
  • the ignition unit 25 also has a tunnel-shaped first air guide element 33.
  • the tunnel-shaped first air guide element 33 has a first side wall 34, a second side wall 35 spaced apart from the first side wall in the circumferential direction of the housing 6, and a ceiling 36.
  • the first air guide element 33 is arranged such that the glow plug 26 extends in sections through the first air guide element 33.
  • the side walls 34 and 35 are therefore arranged on both sides of the glow plug 26 and the ceiling 36 covers the glow plug 26.
  • the first side wall 34 has a first end 37 facing away from the outlet 8.
  • the second side wall 35 has a first end 38 facing away from the outlet 8. As can be seen from the figures, the first end 37 of the first side wall 34 is spaced further from the outlet 8 than the first end 38 of the second side wall 35.
  • the first side wall 34 therefore extends further in the direction of the two-substance nozzle 19 than the second side wall 35 This means that the swirl flow 21 can more easily enter the tunnel-shaped first air guide element 33.
  • the swirl flow 21 bounces during operation of the burner 5 on an inner surface 39 of the first side wall 34.
  • the inner surface 39 therefore forms an impact surface 39 for the fresh air-fuel mixture 20 flowing through the combustion chamber 7 as a swirl flow 21.
  • the ignition unit 25 also has a wedge-shaped second air guide element 40.
  • the second air guide element 40 has a ramp surface 41 which is oriented obliquely to the cross-sectional plane AA '. In the present case, the ramp surface 41 is aligned parallel to the longitudinal central axis 29 of the glow plug 26.
  • the second air guide element 40 is arranged such that the glow plug 26 extends in sections along the ramp surface 41.
  • the ramp surface 41 changes the flow direction of the fresh air-fuel mixture 20 in the area of the glow plug 26 in order to adapt the flow direction to the alignment of the longitudinal central axis 29 of the glow plug 26. Changing the direction of flow also ensures that the fresh air-fuel mixture 20 is precisely supplied to the ignition electrodes 42 of the spark plug 31.
  • the second air guide element 40 has a groove-shaped recess 43 which extends through a section of the ramp surface 41 opposite the glow plug 26 and is aligned parallel to the longitudinal central axis 29 of the glow plug 26.
  • the ignition unit 25 also has a carrier 44 which is arranged in the opening 27 in the housing wall 28.
  • the carrier 44 carries the glow plug 26, the spark plug 31, the first air guide element 33 and the second air guide element 40.
  • the carrier 44 has a first opening 45 assigned to the glow plug 26.
  • the glow plug 26 protrudes through the first opening 45 into the combustion chamber 7.
  • the carrier 44 also has a second opening 46 assigned to the spark plug 31.
  • the spark plug 31 protrudes through the second opening 46 into the combustion chamber 7.
  • the tunnel-shaped first air guide element 33 is manufactured separately from the carrier 44 in the present case.
  • the wedge-shaped second air guide element 40 is formed in one piece with the carrier 44.
  • the ignition unit 25 has the glow plug 26, the spark plug 31, the first air guide element 33 and the second air guide element 40.
  • the elements 31, 33 and 40 of the ignition unit 25 can also be dispensed with.
  • the ignition unit 25 only has the glow plug 26 of the elements 26, 31, 33 and 40.
  • the ignition unit 25 only has the glow plug 26 and the wedge-shaped second air guide element 40.
  • the ignition unit 25 only has the glow plug 26, the tunnel-shaped first air guide element 33 and the wedge-shaped second air guide element 40.
  • the ignition unit 25 only has the glow plug 26 and the spark plug 31 of the elements 26, 31, 33 and 40.
  • the ignition unit 25 only has the glow plug 26, the spark plug 31 and the wedge-shaped second air guide element 40.

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Abstract

The invention relates to a burner (5) for an exhaust-gas aftertreatment system (1), comprising a housing (6) forming a combustion chamber (7), the housing (6) having an outlet (8) connected or connectable to an exhaust-gas line (2) of the exhaust-gas aftertreatment system (1), comprising a fuel feed device (10) for feeding fuel (11) into the combustion chamber (7), comprising a fresh air feed device (14) for feeding fresh air (15) into the combustion chamber (7), and comprising an ignition unit (25) for igniting a fresh air-fuel mixture (20) arranged in the combustion chamber (7). It is provided that the ignition unit (25) has a spark plug (26) which is arranged in the combustion chamber (7) in such a way that a longitudinal centre axis (29) of the spark plug (26) is oriented at an angle to a cross-sectional plane (A-A') of the combustion chamber (7).

Description

Beschreibung Description
Titel title
BRENNER FÜR EIN ABGASNACHBEHANDLUNGSSYSTEM UND ABGASNACHBEHANDLUNGSSYSTEM FÜR EINE BRENNKRAFTMASCHINE MIT EINEM SOLCHEN BRENNER BURNER FOR AN EXHAUST GAS AFTERTREATMENT SYSTEM AND EXHAUST GAS AFTERTREATMENT SYSTEM FOR AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE HAVING SUCH A BURNER
Die Erfindung betrifft einen Brenner für ein Abgasnachbehandlungssystem, mit einem einen Brennraum bildenden Gehäuse, wobei das Gehäuse einen mit einer Abgasleitung des Abgasnachbehandlungssystems verbundenen oder verbindbaren Auslass aufweist, mit einer Kraftstoffzuführeinrichtung zum Zuführen von Kraftstoff in den Brennraum, mit einer Frischluftzuführeinrichtung zum Zuführen von Frischluft in den Brennraum, und mit einer Zündeinheit zum Entzünden eines in dem Brennraum angeordneten Frischluft- Kraftstoff- Gemischs. The invention relates to a burner for an exhaust gas aftertreatment system, with a housing forming a combustion chamber, the housing having an outlet that is connected or connectable to an exhaust gas line of the exhaust gas aftertreatment system, with a fuel supply device for supplying fuel into the combustion chamber, with a fresh air supply device for supplying fresh air in the combustion chamber, and with an ignition unit for igniting a fresh air-fuel mixture arranged in the combustion chamber.
Außerdem betrifft die Erfindung ein Abgasnachbehandlungssystem für eine Brennkraftmaschine. The invention also relates to an exhaust gas aftertreatment system for an internal combustion engine.
Stand der Technik State of the art
Zur Erreichung aktueller Emissionsgrenzwerte ist der Einsatz von Katalysatoren in Abgasnachbehandlungssystemen von Brennkraftmaschinen bekannt. Durch die Katalysatoren wird eine Konversion von gasförmigen Schadstoffen wie beispielsweise NOx, HC sowie CO in unschädliche Produkte wie N2, H2O und CO2 ermöglicht. Damit diese katalytischen Reaktionen ausreichend schnell ablaufen, sollte die Temperatur des Katalysators die sogenannte Light-Off- Temperatur von typischerweise 300 °C bis 400 °C überschreiten. Um diesen Zustand insbesondere bei einem Kaltstart der Brennkraftmaschine schnell zu erreichen, werden oftmals sogenannte innermotorische Katalysator- Heizmaßnahmen angewandt. Dabei wird der Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine durch späte Zündwinkel verschlechtert, wodurch die Abgastemperatur und der Enthalpieeintrag in den Katalysator erhöht werden. In order to achieve current emission limits, the use of catalytic converters in exhaust gas aftertreatment systems of internal combustion engines is known. The catalysts enable the conversion of gaseous pollutants such as NOx, HC and CO into harmless products such as N2, H2O and CO2. In order for these catalytic reactions to occur sufficiently quickly, the temperature of the catalyst should exceed the so-called light-off temperature, typically 300 °C to 400 °C. In order to achieve this state quickly, particularly during a cold start of the internal combustion engine, so-called internal catalytic converter heating measures are often used. The efficiency of the Internal combustion engine deteriorates due to late ignition angles, which increases the exhaust gas temperature and the enthalpy input into the catalytic converter.
Neben diesen innermotorischen Katalysator-Heizmaßnahmen sind auch externe Katalysator-Heizmaßnahmen bekannt. Beispielsweise offenbart die Offenlegungsschrift DE 195 04 208 Al ein Abgasnachbehandlungssystem, bei dem der Abgasleitung des Abgasnachbehandlungssystems ein Brenner zugeordnet ist. Der Brenner weist ein Gehäuse auf, das einen Brennraum bildet. Der Brenner weist außerdem eine Kraftstoffzuführeinrichtung und eine Frischluftzuführeinrichtung auf. Die Kraftstoffzuführeinrichtung ist dazu ausgebildet, dem Brennraum Kraftstoff zuzuführen. Die Frischluftzuführeinrichtung ist dazu ausgebildet, dem Brennraum Frischluft zuzuführen. Die Frischluft und der Kraftstoff durchströmen den Brennraum im Betrieb des Brenners als Frischluft- Kraftstoff-Gemisch. Weiterhin ist eine Zündeinheit zum Entzünden des in dem Brennraum angeordneten Frischluft- Kraftstoff- Gemischs vorhanden. Ein Auslass des Gehäuses ist mit der Abgasleitung des Abgasnachbehandlungssystems strömungstechnisch verbunden. In dem Brennraum verbranntes Frischluft- Kraftstoff-Gemisch wird entsprechend durch den Auslass der Abgasleitung zugeführt, um dadurch die Abgasleitung und insbesondere einen Katalysator der Abgasleitung zu erwärmen. In addition to these internal engine catalyst heating measures, external catalyst heating measures are also known. For example, published patent application DE 195 04 208 A1 discloses an exhaust gas aftertreatment system in which a burner is assigned to the exhaust gas line of the exhaust gas aftertreatment system. The burner has a housing that forms a combustion chamber. The burner also has a fuel supply device and a fresh air supply device. The fuel supply device is designed to supply fuel to the combustion chamber. The fresh air supply device is designed to supply fresh air to the combustion chamber. When the burner is operating, the fresh air and fuel flow through the combustion chamber as a fresh air-fuel mixture. Furthermore, an ignition unit is present for igniting the fresh air-fuel mixture arranged in the combustion chamber. An outlet of the housing is fluidly connected to the exhaust line of the exhaust aftertreatment system. Fresh air-fuel mixture burned in the combustion chamber is accordingly supplied through the outlet of the exhaust pipe in order to thereby heat the exhaust pipe and in particular a catalytic converter of the exhaust pipe.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Der erfindungsgemäße Brenner mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass der Brenner ein besonders vorteilhaftes Zündverhalten aufweist. Insbesondere wird die Zündung des Frischluft- Kraftstoff-Gemischs verglichen mit vorbekannten Brennern schneller realisiert, sodass auch der Katalysator schneller erwärmt werden kann. Erfindungsgemäß ist hierzu vorgesehen, dass die Zündeinheit eine Glühkerze aufweist, die derart in dem Brennraum angeordnet ist, dass eine Längsmittelachse der Glühkerze schräg zu einer Querschnittsebene des Brennraums ausgerichtet ist. Es hat sich gezeigt, dass eine Zündeinheit mit einer Glühkerze im Hinblick auf eine schnelle und zuverlässige Zündung des Frischluft- Kraftstoff-Gemischs besonders vorteilhaft ist. Das Frischluft- Kraftstoff-Gemisch durchströmt den Brennraum im Betrieb des Brenners typischerweise spiralförmig beziehungsweise als Drallströmung. Durch die erfindungsgemäße Ausrichtung der Glühkerze wird dabei ein vorteilhafter Kontakt zwischen der Glühkerze und dem Frischluft- Kraftstoff-Gemisch erreicht, sodass das Frischluft- Kraftstoff-Gemisch durch die Glühkerze effektiv erwärmt wird. Erfindungsgemäß ist die Längsmittelachse der Glühkerze schräg zu der Querschnittsebene des Brennraums ausgerichtet. Eine Querschnittsebene ist eine Ebene, die senkrecht zu der Längsmittelachse des Brennraums ausgerichtet ist. Von einer schrägen Ausrichtung wird ausgegangen, wenn die Längsmittelachse der Glühkerze weder parallel noch senkrecht zu der Querschnittsebene ausgerichtet sind. Ein weiterer zentraler Vorteil einer Glühkerze ist ihre Robustheit gegenüber Feuchtigkeit. Ein Brenner eines Abgasnachbehandlungssystems neigt aufgrund seines Totvolumens im passiven Betrieb dazu, dass sich Kondensat in dem Brennraum und auch in der Kraftstoffzuführeinrichtung sammeln kann. Wird der Brenner dann gestartet kann dieses Kondensat auch zu der Glühkerze transportiert werden. Die Glühkerze wird durch das Kondensat beziehungsweise die Feuchtigkeit jedoch höchstens geringfügig beeinträchtigt. Vorzugsweise ragt die Glühkerze durch eine Gehäusewand des Gehäuses in den Brennraum hinein. Die Glühkerze kann jedoch auch insgesamt in dem Brennraum angeordnet sein. Der Brennraum ist vorzugsweise zylinderförmig ausgebildet. Besonders bevorzugt weist der Brennraum einen kreisförmigen Querschnitt auf. Dadurch wird im Betrieb des Brenners eine besonders gleichförmige Drallströmung in dem Brennraum realisiert. Der Brennraum kann jedoch auch einen von einer Kreisform abweichenden Querschnitt aufweisen, beispielsweise einen ovalförmigen Querschnitt oder einen rechteckförmigen Querschnitt mit abgerundeten Ecken. Die Kraftstoffzuführeinrichtung ist vorzugsweise dazu ausgebildet, den Kraftstoff direkt in den Brennraum einzudosieren. Durch die effektive Erwärmung des Frischluft- Kraftstoff-Gemischs wird dann auch der eindosierte Kraftstoff effektiv verdampft. Vorzugsweise ist die Glühkerze derart angeordnet, dass das Frischluft- Kraftstoff-Gemisch erst nach Umlenken des Frischluft- Kraftstoff- Gemischs innerhalb des Brennraums auf die Glühkerze trifft. Der Kraftstoff wird durch die Kraftstoffzuführeinrichtung also nicht direkt auf die Glühkerze aufdosiert, sondern gelangt erst als Drallströmung zu der Glühkerze. Ein direktes Aufdosieren auf die Glühkerze könnte das Zündverhalten des Brenners beeinträchtigen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Glühkerze eine keramische Glühkerze ist. Keramische Glühkerzen können besonders hohe Temperaturen erreichen, was im Hinblick auf das Zündverhalten des Brenners von Vorteil ist. Beispielsweise kann durch eine keramische Glühkerze eine konstant hohe Temperatur von mehr als 1250 °C realisiert werden, sodass eine besonders schnelle und zuverlässige Zündung des Frischluft- Kraftstoff-Gemischs erreicht werden kann. Zudem zeichnen sich keramische Glühkerzen dadurch aus, dass sie ihre Betriebstemperatur schnell erreichen. Typischerweise erreicht eine keramische Glühkerze innerhalb von 1,4 s bis 1,7 s eine Temperatur von 1000 °C. Zudem zeigt eine keramische Glühkerze über ihre Lebensdauer kaum Alterungseffekte. Dennoch auftretende Alterungseffekte können weiterhin durch eine Kalibrierung einfach ausgeglichen werden. The burner according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that the burner has a particularly advantageous ignition behavior. In particular, the ignition of the fresh air-fuel mixture is realized more quickly compared to previously known burners, so that the catalytic converter can also be heated more quickly. According to the invention, it is provided for this that the ignition unit has a glow plug which is arranged in the combustion chamber in such a way that a longitudinal central axis of the glow plug is aligned obliquely to a cross-sectional plane of the combustion chamber. It has been shown that an ignition unit with a glow plug is particularly advantageous with regard to rapid and reliable ignition of the fresh air-fuel mixture. The fresh air-fuel mixture flows through the combustion chamber during operation Burner typically spiral or as a swirl flow. The alignment of the glow plug according to the invention results in advantageous contact between the glow plug and the fresh air-fuel mixture, so that the fresh air-fuel mixture is effectively heated by the glow plug. According to the invention, the longitudinal central axis of the glow plug is aligned obliquely to the cross-sectional plane of the combustion chamber. A cross-sectional plane is a plane that is oriented perpendicular to the longitudinal center axis of the combustion chamber. An oblique alignment is assumed if the longitudinal center axis of the glow plug is aligned neither parallel nor perpendicular to the cross-sectional plane. Another key advantage of a glow plug is its resistance to moisture. Due to its dead volume in passive operation, a burner of an exhaust gas aftertreatment system tends to allow condensate to collect in the combustion chamber and also in the fuel supply device. If the burner is then started, this condensate can also be transported to the glow plug. However, the glow plug is only slightly affected by the condensate or moisture. The glow plug preferably projects through a housing wall of the housing into the combustion chamber. However, the glow plug can also be arranged overall in the combustion chamber. The combustion chamber is preferably cylindrical. The combustion chamber particularly preferably has a circular cross section. This creates a particularly uniform swirl flow in the combustion chamber during operation of the burner. However, the combustion chamber can also have a cross-section that deviates from a circular shape, for example an oval-shaped cross-section or a rectangular cross-section with rounded corners. The fuel supply device is preferably designed to meter the fuel directly into the combustion chamber. Due to the effective heating of the fresh air-fuel mixture, the metered fuel is then effectively evaporated. The glow plug is preferably arranged in such a way that the fresh air-fuel mixture only hits the glow plug after the fresh air-fuel mixture has been diverted within the combustion chamber. The fuel is not metered directly onto the glow plug by the fuel supply device, but only reaches the glow plug as a swirl flow. Dosing directly onto the glow plug could affect the ignition behavior of the burner. According to a preferred embodiment it is provided that the glow plug is a ceramic glow plug. Ceramic glow plugs can reach particularly high temperatures, which is an advantage in terms of the ignition behavior of the burner. For example, a ceramic glow plug can achieve a constantly high temperature of more than 1250 °C, so that particularly fast and reliable ignition of the fresh air-fuel mixture can be achieved. Ceramic glow plugs are also characterized by the fact that they reach their operating temperature quickly. Typically, a ceramic glow plug reaches a temperature of 1000 °C within 1.4 s to 1.7 s. In addition, a ceramic glow plug hardly shows any aging effects over its service life. Any aging effects that still occur can still be easily compensated for through calibration.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass ein Winkel zwischen der Längsmittelachse der Glühkerze und der Querschnittsebene des Brennraums zwischen 20° und 80° beträgt. Bei einer derartigen Ausrichtung der Glühkerze wird ein besonders vorteilhafter Kontakt zwischen der Glühkerze und dem Frischluft- Kraftstoff-Gemisch erreicht, sodass die Erwärmung des Frischluft- Kraftstoff-Gemischs optimiert wird. Besonders bevorzugt beträgt der Winkel zwischen 50° und 80°. Vorzugsweise ist die Glühkerze derart angeordnet, dass ein freies Ende der Glühkerze dem Auslass zugewandt ist. According to a preferred embodiment, it is provided that an angle between the longitudinal central axis of the glow plug and the cross-sectional plane of the combustion chamber is between 20° and 80°. With such an orientation of the glow plug, a particularly advantageous contact is achieved between the glow plug and the fresh air-fuel mixture, so that the heating of the fresh air-fuel mixture is optimized. The angle is particularly preferably between 50° and 80°. Preferably, the glow plug is arranged such that a free end of the glow plug faces the outlet.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Glühkerze derart ausgerichtet ist, dass die Längsmittelachse der Glühkerze und eine Längsmittelachse des Brennraums in einer gemeinsamen gedachten Ebene liegen. Eine derartige Integration der Glühkerze in den Brennraum ist konstruktiv einfach zu realisieren. According to a preferred embodiment, it is provided that the glow plug is aligned such that the longitudinal central axis of the glow plug and a longitudinal central axis of the combustion chamber lie in a common imaginary plane. Such an integration of the glow plug into the combustion chamber is structurally simple to implement.
Vorzugsweise weist die Zündeinheit zusätzlich zu der Glühkerze eine der Glühkerze strömungstechnisch nachgeschaltete Zündkerze auf. Durch die zusätzliche Zündkerze kann das Zündverhalten des Brenners weiter verbessert werden. Die Zündkerze ist der Glühkerze strömungstechnisch nachgeschaltet. Die Zündkerze ist also zwischen der Glühkerze und dem Auslass des Gehäuses angeordnet. Das Frischluft- Kraftstoff-Gemisch gelangt also zunächst zu der Glühkerze, wird durch die Glühkerze erwärmt und dann durch die der Glühkerze nachgeschaltete Zündkerze gezündet. Vorzugsweise ist die Zündkerze derart angeordnet, dass eine Längsmittelachse der Zündkerze parallel zu der Querschnittsebene des Brennraums ausgerichtet ist. Gemäß einer alternativen Ausführungsform wird auf die Zündkerze vorzugsweise verzichtet. Auch dadurch kann ein Brenner mit einem vorteilhaften Zündungsverhalten realisiert werden. In addition to the glow plug, the ignition unit preferably has a spark plug connected downstream of the glow plug in terms of flow technology. The additional spark plug can further improve the ignition behavior of the burner. The spark plug is fluidically connected downstream of the glow plug. The spark plug is therefore arranged between the glow plug and the outlet of the housing. The fresh air-fuel mixture therefore first reaches the Glow plug, is heated by the glow plug and then ignited by the spark plug connected downstream of the glow plug. Preferably, the spark plug is arranged such that a longitudinal central axis of the spark plug is aligned parallel to the cross-sectional plane of the combustion chamber. According to an alternative embodiment, the spark plug is preferably omitted. This also allows a burner with advantageous ignition behavior to be realized.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Zündeinheit ein tunnelförmig ausgebildetes erstes Luftleitelement aufweist, und dass sich die Glühkerze zumindest abschnittsweise durch das erste Luftleitelement erstreckt. Durch das tunnelförmige erste Luftleitelement kann das Frischluft- Kraftstoff-Gemisch der Glühkerze präzise zugeführt werden. Zudem kann durch das tunnelförmige erste Luftleitelement die Strömungsrichtung des Frischluft- Kraftstoff-Gemischs an die Ausrichtung der Glühkerze angeglichen werden. Weiterhin kann durch das tunnelförmige erste Luftleitelement auch die Strömungsgeschwindigkeit des Frischluft- Kraftstoff-Gemischs im Bereich der Glühkerze verringert werden. Dies führt dazu, dass der konvektive Wärmeaustrag aus der Glühkerze verringert wird, was vorteilhaft für das Zündverhalten des Brenners ist. According to a preferred embodiment, it is provided that the ignition unit has a tunnel-shaped first air guide element, and that the glow plug extends at least in sections through the first air guide element. The fresh air-fuel mixture can be precisely supplied to the glow plug through the tunnel-shaped first air guide element. In addition, the flow direction of the fresh air-fuel mixture can be adjusted to the alignment of the glow plug through the tunnel-shaped first air guide element. Furthermore, the flow speed of the fresh air-fuel mixture in the area of the glow plug can also be reduced by the tunnel-shaped first air guide element. This leads to the convective heat discharge from the glow plug being reduced, which is advantageous for the ignition behavior of the burner.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das tunnelförmige erste Luftleitelement eine erste Seitenwand und eine in Umfangsrichtung der Brennkammer von der ersten Seitenwand beabstandet angeordnete zweite Seitenwand aufweist, wobei die Seitenwände jeweils ein von dem Auslass abgewandtes erstes Ende aufweisen, und wobei das erste Ende der ersten Seitenwand weiter von dem Auslass entfernt ist als das erste Ende der zweiten Seitenwand. Die erste Seitenwand erstreckt sich also weiter von dem Auslass weg als die zweite Seitenwand. Wie zuvor erwähnt wurde, durchströmt das Frischluft- Kraftstoff-Gemisch den Brennraum im Betrieb des Brenners typischerweise spiralförmig beziehungsweise als Drallströmung. Weil sich eine der Seitenwände weiter von dem Auslass weg erstreckt als die andere der Seitenwände, wird der Eintritt des Frischluft- Kraftstoff-Gemischs in das tunnelförmige erste Luftleitelement vereinfacht. Die erste Seitenwand bildet dabei eine Aufprallfläche, auf die das Frischluft- Kraftstoff-Gemisch aufprallt. Durch das Aufprallen auf die Aufprallfläche wird der Dralleinfluss auf das Frischluft- Kraftstoff-Gemisch verringert, sodass das Frischluft Kraftstoff Gemisch der Glühkerze präzise zugeführt wird. According to a preferred embodiment, it is provided that the tunnel-shaped first air guide element has a first side wall and a second side wall arranged at a distance from the first side wall in the circumferential direction of the combustion chamber, the side walls each having a first end facing away from the outlet, and the first end of the first sidewall is further from the outlet than the first end of the second sidewall. The first side wall therefore extends further away from the outlet than the second side wall. As mentioned above, the fresh air-fuel mixture typically flows through the combustion chamber in a spiral or swirling flow during operation of the burner. Because one of the side walls extends further away from the outlet than the other of the side walls, the entry of the fresh air-fuel mixture into the tunnel-shaped first air guide element is simplified. The first side wall forms an impact surface onto which the fresh air-fuel mixture impacts. By impacting the impact surface, the spin influence on the fresh air Fuel mixture is reduced so that the fresh air fuel mixture is precisely supplied to the glow plug.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Zündeinheit ein zweites Luftleitelement mit einer schräg zu der Querschnittsebene des Brennraums ausgerichteten Rampenfläche aufweist, und dass sich die Glühkerze zumindest abschnittsweise entlang der Rampenfläche erstreckt. Durch das vorzugsweise keilförmig oder schanzenförmig ausgebildete zweite Luftleitelement wird die Strömungsrichtung des Frischluft- Kraftstoff- Gemischs im Bereich der Glühkerze an die Ausrichtung der Glühkerze angeglichen. Dadurch kann eine besonders effektive Erwärmung des Frischluft- Kraftstoff- Gemischs durch die Glühkerze realisiert werden. Vorzugsweise ist die Rampenfläche parallel zu der Längsmittelachse der Glühkerze ausgerichtet.According to a preferred embodiment, it is provided that the ignition unit has a second air guide element with a ramp surface aligned obliquely to the cross-sectional plane of the combustion chamber, and that the glow plug extends at least in sections along the ramp surface. The flow direction of the fresh air-fuel mixture in the area of the glow plug is adjusted to the alignment of the glow plug by the second air guide element, which is preferably wedge-shaped or jump-shaped. This allows the fresh air/fuel mixture to be heated particularly effectively by the glow plug. Preferably, the ramp surface is aligned parallel to the longitudinal central axis of the glow plug.
Besonders bevorzugt weist das zweite Luftleitelement eine nutförmige Vertiefung auf, die sich durch einen der Glühkerze gegenüberliegenden Abschnitt der Rampenfläche erstreckt und parallel zu der Längsmittelachse der Glühkerze ausgerichtet ist. Durch eine derartige Vertiefung werden Verwirbelungen des Frischluft- Kraftstoff-Gemischs zwischen der Glühkerze und der Rampenfläche des zweiten Luftleitelementes vermieden. Sind sowohl das zweite Luftleitelement als auch die zuvor erwähnte Zündkerze vorhanden, so ergibt sich aus dem Vorhandensein des zweiten Luftleitelementes zudem der Vorteil, dass das Frischluft- Kraftstoff-Gemisch den Zündelektroden der Zündkerze durch das zweite Luftleitelement präzise zuführbar ist. Das Zündverhalten des Brenners wird dadurch weiter optimiert. Das zweite Luftleitelement wird im Rahmen der Offenbarung zwar als zweites Luftleitelement bezeichnet, das Vorhandensein des zweiten Luftleitelementes setzt jedoch nicht das Vorhandensein des ersten Luftleitelementes voraus. Vorzugsweise weist die Zündeinheit jedoch sowohl das erste Luftleitelement als auch das zweite Luftleitelement auf, wobei sich dann auch das zweite Luftleitelement besonders bevorzugt zumindest abschnittsweise durch das tunnelförmige erste Luftleitelement erstreckt. Particularly preferably, the second air guide element has a groove-shaped depression which extends through a section of the ramp surface opposite the glow plug and is aligned parallel to the longitudinal central axis of the glow plug. Such a depression prevents turbulence in the fresh air-fuel mixture between the glow plug and the ramp surface of the second air guide element. If both the second air guide element and the aforementioned spark plug are present, the presence of the second air guide element also has the advantage that the fresh air-fuel mixture can be precisely supplied to the ignition electrodes of the spark plug through the second air guide element. This further optimizes the ignition behavior of the burner. Although the second air-guiding element is referred to as the second air-guiding element within the scope of the disclosure, the presence of the second air-guiding element does not require the presence of the first air-guiding element. However, the ignition unit preferably has both the first air-guiding element and the second air-guiding element, with the second air-guiding element then also particularly preferably extending at least in sections through the tunnel-shaped first air-guiding element.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Zündeinheit einen Träger aufweist, der in einem Durchbruch einer Gehäusewand des Gehäuses angeordnet ist, und dass die Glühkerze, die Zündkerze, das erste Luftleitelement und/oder das zweite Luftleitelement an dem Träger angeordnet sind. Durch den Träger wird die Integration der Zündeinheit in den Brenner konstruktiv vereinfacht. Zudem sind die die Zündeinheit bildenden Elemente vor Einbau in den Brenner als Baugruppe einfach gemeinsam handhabbar. Vorzugsweise weist der Träger einen der Glühkerze zugeordneten ersten Durchbruch auf, wobei die Glühkerze durch den ersten Durchbruch hindurchragt. Vorzugsweise weist der Träger einen der Zündkerze zugeordneten zweiten Durchbruch auf, wobei die Zündkerze durch den zweiten Durchbruch hindurchragt. According to a preferred embodiment, it is provided that the ignition unit has a carrier which is arranged in an opening in a housing wall of the housing, and that the glow plug, the spark plug, the first air guide element and / or the second air guide element are arranged on the carrier are. The carrier simplifies the integration of the ignition unit into the burner in terms of design. In addition, the elements forming the ignition unit can be easily handled together as an assembly before installation in the burner. The carrier preferably has a first breakthrough assigned to the glow plug, the glow plug protruding through the first breakthrough. The carrier preferably has a second opening assigned to the spark plug, the spark plug protruding through the second opening.
Vorzugsweise sind das erste Luftleitelement und/oder das zweite Luftleitelement einstückig mit dem Träger ausgebildet. Hierdurch wird die Anzahl an Einzelteilen verringert, wodurch die Produktionskosten gesenkt werden können. Preferably, the first air-guiding element and/or the second air-guiding element are formed in one piece with the carrier. This reduces the number of individual parts, which can reduce production costs.
Insbesondere ist nur das erste Luftleitelement oder nur das zweite Luftleitelement einstückig mit dem Träger ausgebildet. In particular, only the first air-guiding element or only the second air-guiding element is formed in one piece with the carrier.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Kraftstoffzuführeinrichtung und die Frischluftzuführeinrichtung gemeinsam eine Zweistoffdüse bilden. Werden dem Brennraum durch die Zweistoffdüse Frischluft und Kraftstoff zugeführt, so wird der Kraftstoff durch die Frischluft in feine Tropfen zerrissen, sodass der Kraftstoff in dem Frischluft- Kraftstoff-Gemisch fein verteilt vorliegt. Hierdurch kann die Verdampfung des Kraftstoffs durch die Glühkerze beschleunigt werden, wodurch schließlich auch die Zündung des Frischluft- Kraftstoff-Gemischs beschleunigt wird. According to a preferred embodiment, it is provided that the fuel supply device and the fresh air supply device together form a two-fluid nozzle. If fresh air and fuel are supplied to the combustion chamber through the two-fluid nozzle, the fuel is broken into fine drops by the fresh air, so that the fuel is finely distributed in the fresh air-fuel mixture. This allows the evaporation of the fuel through the glow plug to be accelerated, which ultimately also accelerates the ignition of the fresh air-fuel mixture.
Vorzugsweise weist die Frischluftzuführeinrichtung eine hülsenförmige Frischluftzuführkammer auf, wobei die Frischluftzuführkammer das Gehäuse radial umschließt, und wobei die Zündeinheit durch die Frischluftzuführkammer radial hindurchragt. Die Frischluft strömt also im Bereich der hülsenförmigen Frischluftzuführkammer an dem Gehäuse vorbei, was dazu führt, dass die Frischluft durch Abwärme des Gehäuses erwärmt wird, bevor die Frischluft dann dem Brennraum zugeführt wird. Hierdurch wird ein besonders stabiler Betrieb des Brenners erreicht. The fresh air supply device preferably has a sleeve-shaped fresh air supply chamber, the fresh air supply chamber radially enclosing the housing, and the ignition unit protruding radially through the fresh air supply chamber. The fresh air therefore flows past the housing in the area of the sleeve-shaped fresh air supply chamber, which results in the fresh air being heated by waste heat from the housing before the fresh air is then supplied to the combustion chamber. This results in particularly stable operation of the burner.
Das erfindungsgemäße Abgasnachbehandlungssystem für eineThe exhaust gas aftertreatment system according to the invention for a
Brennkraftmaschine zeichnet sich mit den Merkmalen des Anspruchs 13 durch den erfindungsgemäßen Brenner aus. Auch daraus ergeben sich die bereits genannten Vorteile. Weitere bevorzugte Merkmale und Merkmalskombinationen ergeben sich aus dem zuvor Beschriebenen sowie aus den Ansprüchen. Vorzugsweise weist das Abgasnachbehandlungssystem eine Abgasleitung mit einem Katalysator auf, wobei die Abgasleitung durch den Auslass des Gehäuses des Brenners mit dem Brennraum strömungstechnisch verbunden ist. Internal combustion engine is characterized by the features of claim 13 the burner according to the invention. This also results in the advantages already mentioned. Further preferred features and combinations of features result from what has been described above and from the claims. The exhaust gas aftertreatment system preferably has an exhaust gas line with a catalytic converter, the exhaust gas line being fluidly connected to the combustion chamber through the outlet of the burner housing.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert werden. Dazu zeigen The invention will be explained in more detail below with reference to the drawings. Show this
Figur 1 ein Abgasnachbehandlungssystem in einer schematischen Darstellung, Figure 1 shows an exhaust gas aftertreatment system in a schematic representation,
Figur 2 eine Schnittdarstellung eines Brenners des Abgasnachbehandlungssystems, Figure 2 is a sectional view of a burner of the exhaust gas aftertreatment system,
Figur 3 eine schematische Schnittdarstellung des Brenners, Figure 3 is a schematic sectional view of the burner,
Figur 4 eine Zündeinheit des Brenners und Figure 4 shows an ignition unit of the burner and
Figur 5 eine weitere Darstellung der Zündeinheit. Figure 5 shows a further representation of the ignition unit.
Figur 1 zeigt in einer schematischen Darstellung ein Abgasnachbehandlungssystem 1. Das Abgasnachbehandlungssystem 1 weist eine Abgasleitung 2 mit einem Katalysator 3 auf. Das Abgasnachbehandlungssystem 1 ist einer Brennkraftmaschine 4 eines nicht näher dargestellten Kraftfahrzeugs zugeordnet. Ein Auslass der Brennkraftmaschine 4 ist mit der Abgasleitung 2 strömungstechnisch verbunden, sodass ein im Betrieb der Brennkraftmaschine 4 anfallendes Abgas der Abgasleitung 2 zuführbar ist beziehungsweise zugeführt wird. Das Abgas der Brennkraftmaschine 4 durchströmt den Katalysator 3, wobei durch den Katalysator 4 gasförmige Schadstoffe des Abgases wie beispielsweise NOx, HC oder CO in unschädliche Produkte konvertiert werden. Die Effizienz des Katalysators 3 korrespondiert dabei mit der Temperatur des Katalysators 3. Insbesondere bei Katalysatortemperaturen, die unterhalb einer sogenannten Light-Off-Temperatur liegen, werden die zuvor erwähnten Schadstoffe durch den Katalysator 3 gegebenenfalls nicht vollständig konvertiert. Dies kann beispielsweise bei einem Kaltstart der Brennkraftmaschine 4 eintreten. Um insbesondere bei einem Kaltstart der Brennkraftmaschine 4 die Erwärmung des Katalysators 3 zu beschleunigen, weist das Abgasnachbehandlungssystem 1 einen Brenner 5 auf. Im Folgenden wird mit Bezug auf die Figuren 2 und 3 der Aufbau des Brenners 5 näher erläutert. Figur 2 zeigt hierzu eine Schnittdarstellung des Brenners 5. Figur 3 zeigt einen schematischen Längsschnitt durch den Brenner 5. Figure 1 shows a schematic representation of an exhaust gas aftertreatment system 1. The exhaust gas aftertreatment system 1 has an exhaust gas line 2 with a catalytic converter 3. The exhaust gas aftertreatment system 1 is assigned to an internal combustion engine 4 of a motor vehicle, not shown. An outlet of the internal combustion engine 4 is fluidly connected to the exhaust gas line 2, so that an exhaust gas produced during operation of the internal combustion engine 4 can be fed or is fed to the exhaust gas line 2. The exhaust gas from the internal combustion engine 4 flows through the catalytic converter 3, with the catalytic converter 4 converting gaseous pollutants in the exhaust gas, such as NOx, HC or CO, into harmless products. The efficiency of the catalyst 3 corresponds to the temperature of the catalyst 3. In particular at catalyst temperatures that are below a so-called Light-off temperature, the previously mentioned pollutants may not be completely converted by the catalytic converter 3. This can occur, for example, when the internal combustion engine 4 starts cold. In order to accelerate the heating of the catalytic converter 3, particularly during a cold start of the internal combustion engine 4, the exhaust gas aftertreatment system 1 has a burner 5. The structure of the burner 5 is explained in more detail below with reference to FIGS. 2 and 3. Figure 2 shows a sectional view of the burner 5. Figure 3 shows a schematic longitudinal section through the burner 5.
Der Brenner 5 weist ein Gehäuse 6 auf, das einen Brennraum 7 bildet beziehungsweise umschließt. Ein Auslass 8 des Gehäuses 6 ist mit der Abgasleitung 2 strömungstechnisch verbunden. Ein in dem Brennraum 7 verbranntes Frischluft- Kraftstoff-Gemisch ist der Abgasleitung 2 somit zuführbar, um dadurch den Katalysator 3 zu erwärmen. Das Gehäuse 6 ist zylinderförmig ausgebildet. Vorliegend weist das Gehäuse 6 einen kreisförmigen Querschnitt auf. Aufgrund dieser Ausbildung des Gehäuses 6 ist auch der Brennraum 7 zylinderförmig ausgebildet und weist einen kreisförmigen Querschnitt auf. Bei einem Querschnitt ist die Schnittebene senkrecht zu der Längsmittelachse 9 des Gehäuses 6 beziehungsweise des Brennraums 7 ausgerichtet. The burner 5 has a housing 6 which forms or encloses a combustion chamber 7. An outlet 8 of the housing 6 is fluidly connected to the exhaust pipe 2. A fresh air-fuel mixture burned in the combustion chamber 7 can thus be fed to the exhaust pipe 2 in order to thereby heat the catalytic converter 3. The housing 6 is cylindrical. In the present case, the housing 6 has a circular cross section. Due to this design of the housing 6, the combustion chamber 7 is also cylindrical and has a circular cross section. In a cross section, the cutting plane is aligned perpendicular to the longitudinal central axis 9 of the housing 6 or the combustion chamber 7.
Der Brenner 5 weist außerdem eine Kraftstoffzuführeinrichtung 10 auf, die dazu ausgebildet ist, dem Brennraum 7 Kraftstoff 11 zuzuführen. Vorliegend ist die Kraftstoffzuführeinrichtung 10 dazu ausgebildet, den Kraftstoff 11 direkt in den Brennraum 7 einzudosieren. Die Kraftstoffzuführeinrichtung 10 weist hierzu eine Kraftstoffleitung 12 auf, die durch einen Kraftstoffeinlass 13 direkt in den Brennraum 7 mündet. Der Brenner 5 weist außerdem eine Frischluftzuführeinrichtung 14 auf, die dazu ausgebildet ist, dem Brennraum 7 Frischluft 15 zuzuführen. Die Frischluftzuführeinrichtung 14 weist hierzu eine Frischluftleitung 16 auf, die durch einen Frischlufteinlass 17 mit dem Brennraum 7 verbunden ist. Vorliegend ist der Frischlufteinlass 17 ringförmig ausgebildet und umschließt den Kraftstoffeinlass 13. Der Kraftstoffeinlass 13 und der Frischlufteinlass 17 liegen dem Auslass 8 bezogen auf die Längsmittelachse 9 des Brennraums 7 beziehungsweise des Gehäuses 6 axial gegenüber. Die Frischluftleitung 16 weist eine hülsenförmige Frischluftzuführkammer 18 auf, die das Gehäuse 6 radial umschließt. Vorliegend bilden die Kraftstoffzuführeinrichtung 10 und die Frischluftzuführeinrichtung 14 gemeinsam eine Zweistoffdüse 19. Werden dem Brennraum 7 durch die Zweistoffdüse 19 Kraftstoff 11 und Frischluft 15 zugeführt, so wird der Kraftstoff 11 durch die Frischluft 15 in feine Tropfen zerrissen, sodass ein Frischluft- Kraftstoff-GemischThe burner 5 also has a fuel supply device 10, which is designed to supply fuel 11 to the combustion chamber 7. In the present case, the fuel supply device 10 is designed to meter the fuel 11 directly into the combustion chamber 7. For this purpose, the fuel supply device 10 has a fuel line 12 which opens directly into the combustion chamber 7 through a fuel inlet 13. The burner 5 also has a fresh air supply device 14, which is designed to supply fresh air 15 to the combustion chamber 7. For this purpose, the fresh air supply device 14 has a fresh air line 16, which is connected to the combustion chamber 7 through a fresh air inlet 17. In the present case, the fresh air inlet 17 is annular and encloses the fuel inlet 13. The fuel inlet 13 and the fresh air inlet 17 are axially opposite the outlet 8 with respect to the longitudinal central axis 9 of the combustion chamber 7 or the housing 6. The fresh air line 16 has a sleeve-shaped fresh air supply chamber 18, which the housing 6 surrounds radially. In the present case, the fuel supply device 10 and the fresh air supply device 14 together form a two-substance nozzle 19. If fuel 11 and fresh air 15 are supplied to the combustion chamber 7 through the two-substance nozzle 19, the fuel 11 is torn into fine drops by the fresh air 15, so that a fresh air-fuel mixture
20 erhalten wird, in dem der Kraftstoff 11 fein verteilt vorliegt. Das Frischluft- Kraftstoff-Gemisch 20 ist in Figur 3 lediglich schematisch angedeutet. 20 is obtained in which the fuel 11 is finely distributed. The fresh air-fuel mixture 20 is only indicated schematically in FIG.
Vorzugsweise sind die Kraftstoffzuführeinrichtung 10 und die Frischluftzuführeinrichtung 14 dazu ausgebildet, den Kraftstoff 11 und die Frischluft 15 dem Brennraum 7 derart zuzuführen, dass das Frischluft-Kraftstoff- Gemisch 20 den Brennraum 7 spiralförmig beziehungsweise als DrallströmungPreferably, the fuel supply device 10 and the fresh air supply device 14 are designed to supply the fuel 11 and the fresh air 15 to the combustion chamber 7 in such a way that the fresh air-fuel mixture 20 enters the combustion chamber 7 in a spiral shape or as a swirl flow
21 durchströmt. 21 flows through.
Wie aus Figur 2 erkenntlich ist, ist das Gehäuse 6 vorliegend mehrteilig ausgebildet. Das Gehäuse 6 weist hierzu einen zylinderförmigen ersten Gehäuseteil 22 auf. Der Brennraum 7 wird im Wesentlichen durch den ersten Gehäuseteil 22 gebildet. Das Gehäuse 6 weist außerdem einen hülsenförmigen ersten Adapter 23 auf, der an einer der Zweistoffdüse 19 zugewandten Stirnseite des ersten Gehäuseteils 22 angeordnet ist. Das Gehäuse 6 weist außerdem einen hülsenförmigen zweiten Adapter 24 auf, der an einer der Abgasleitung 2 zugeordneten Stirnseite des ersten Gehäuseteils 22 angeordnet sind. Der Auslass 8 wird vorliegend durch den zweiten Adapter 24 gebildet. In Figur 3 ist das Gehäuse 6 einfachheitshalber einstückig dargestellt. As can be seen from Figure 2, the housing 6 is designed in several parts. For this purpose, the housing 6 has a cylindrical first housing part 22. The combustion chamber 7 is essentially formed by the first housing part 22. The housing 6 also has a sleeve-shaped first adapter 23, which is arranged on an end face of the first housing part 22 facing the two-substance nozzle 19. The housing 6 also has a sleeve-shaped second adapter 24, which is arranged on an end face of the first housing part 22 assigned to the exhaust pipe 2. In the present case, the outlet 8 is formed by the second adapter 24. In Figure 3, the housing 6 is shown in one piece for the sake of simplicity.
Der Brenner 5 weist außerdem eine Zündeinheit 25 zum Entzünden des in dem Brennraum 7 angeordneten Frischluft-Kraftstoff-Gemischs 20 auf. Figur 4 zeigt eine perspektivische Darstellung der Zündeinheit 25. Figur 5 zeigt eine Draufsicht auf die Zündeinheit 25. Die Zündeinheit 25 weist eine Glühkerze 26 auf, die durch einen Durchbruch 27 einer Gehäusewand 28 des Gehäuses 6 in den Brennraum 7 hineinragt. Vorliegend ist der Durchbruch 27 in dem ersten Gehäuseteil 22 ausgebildet. Die Glühkerze 26 ist derart angeordnet, dass eine Längsmittelachse 29 der länglichen Glühkerze 26 schräg zu einer Querschnittsebene A-A‘ des Brennraums 7 ausgerichtet ist. Ein freies Ende 30 der Glühkerze 26 ist dem Auslass 8 zugewandt. Vorzugsweise ist die Längsmittelachse 29 der Glühkerze 25 derart schräg ausgerichtet, dass ein Winkel a zwischen der Längsmittelachse 29 und der Querschnittsebene A-A‘ des Brennraums 7 zwischen 20° und 80° beträgt. Vorliegend beträgt der Winkel a etwa 70°. Vorliegend ist die Glühkerze 26 zudem derart angeordnet, dass die Längsmittelachse 29 der Glühkerze 26 und die Längsmittelachse 9 des Brennraums 7 in einer gemeinsamen gedachten Ebene liegen. Diese Ebene entspricht der Längsschnittebene des in Figur 3 dargestellten Längsschnitts. Vorliegend ist die Glühkerze 26 eine keramische Glühkerze 26. Keramische Glühkerzen sind aufgrund ihrer hohen Betriebstemperaturen zur Anwendung in dem Brenner 5 besonders geeignet. The burner 5 also has an ignition unit 25 for igniting the fresh air-fuel mixture 20 arranged in the combustion chamber 7. Figure 4 shows a perspective view of the ignition unit 25. Figure 5 shows a top view of the ignition unit 25. The ignition unit 25 has a glow plug 26, which projects into the combustion chamber 7 through an opening 27 in a housing wall 28 of the housing 6. In the present case, the breakthrough 27 is formed in the first housing part 22. The glow plug 26 is arranged such that a longitudinal central axis 29 of the elongated glow plug 26 is aligned obliquely to a cross-sectional plane AA 'of the combustion chamber 7. A free end 30 of the glow plug 26 faces the outlet 8. The longitudinal central axis 29 of the glow plug 25 is preferably aligned obliquely in such a way that a Angle a between the longitudinal central axis 29 and the cross-sectional plane AA 'of the combustion chamber 7 is between 20 ° and 80 °. In the present case the angle a is approximately 70°. In the present case, the glow plug 26 is also arranged such that the longitudinal central axis 29 of the glow plug 26 and the longitudinal central axis 9 of the combustion chamber 7 lie in a common imaginary plane. This plane corresponds to the longitudinal section plane of the longitudinal section shown in Figure 3. In the present case, the glow plug 26 is a ceramic glow plug 26. Ceramic glow plugs are particularly suitable for use in the burner 5 due to their high operating temperatures.
Die Zündeinheit 25 weist zusätzlich zu der Glühkerze 26 eine Zündkerze 31 auf. Die Zündkerze 31 ist der Glühkerze 26 strömungstechnisch nachgeschaltet. Hierzu ist die Zündkerze 31 zwischen der Glühkerze 26 und dem Auslass 8 angeordnet. Durch die Zweistoffdüse 19 in den Brennraum 7 eingebrachtes Frischluft-Kraftstoff-Gemisch 20 gelangt somit zunächst zu der Glühkerze 26 und erst anschließend zu der Zündkerze 31. Auch die Zündkerze 31 ragt durch den Durchbruch 27 in den Brennraum 7 hinein. Vorliegend ist die Zündkerze 31 derart angeordnet, dass eine Längsmittelachse 32 der Zündkerze 31 parallel zu der Querschnittsebene A-A‘ ausgerichtet ist. The ignition unit 25 has a spark plug 31 in addition to the glow plug 26. The spark plug 31 is fluidically connected downstream of the glow plug 26. For this purpose, the spark plug 31 is arranged between the glow plug 26 and the outlet 8. Fresh air-fuel mixture 20 introduced into the combustion chamber 7 through the two-fluid nozzle 19 thus first reaches the glow plug 26 and only then to the spark plug 31. The spark plug 31 also protrudes through the opening 27 into the combustion chamber 7. In the present case, the spark plug 31 is arranged such that a longitudinal central axis 32 of the spark plug 31 is aligned parallel to the cross-sectional plane AA '.
Die Zündeinheit 25 weist außerdem ein tunnelförmiges erstes Luftleitelement 33 auf. Das tunnelförmige erste Luftleitelement 33 weist eine erste Seitenwand 34, eine in Umfangsrichtung des Gehäuses 6 von der ersten Seitenwand beabstandete zweite Seitenwand 35 und eine Decke 36 auf. Das erste Luftleitelement 33 ist derart angeordnet, dass sich die Glühkerze 26 abschnittsweise durch das erste Luftleitelement 33 erstreckt. Die Seitenwände 34 und 35 sind also beidseitig der Glühkerze 26 angeordnet und die Decke 36 überdeckt die Glühkerze 26. Die erste Seitenwand 34 weist ein von dem Auslass 8 abgewandtes erstes Ende 37 auf. Die zweite Seitenwand 35 weist ein von dem Auslass 8 abgewandtes erstes Ende 38 auf. Wie aus den Figuren erkenntlich ist, ist das erste Ende 37 der ersten Seitenwand 34 weiter von dem Auslass 8 beabstandet als das erste Ende 38 der zweiten Seitenwand 35. Die erste Seitenwand 34 erstreckt sich also weiter in Richtung der Zweistoffdüse 19 als die zweite Seitenwand 35. Dies führt dazu, dass die Drallströmung 21 leichter in das tunnelförmige erste Luftleitelement 33 gelangen kann. Die Drallströmung 21 prallt im Betrieb des Brenners 5 auf eine Innenfläche 39 der ersten Seitenwand 34 auf. Hierdurch wird die Strömungsrichtung der Drallströmung 21 verändert und das Frischluft-Kraftstoff-Gemisch 20 wird der Glühkerze 26 präzise zugeführt. Die Innenfläche 39 bildet also eine Aufprallfläche 39 für das als Drallströmung 21 durch den Brennraum 7 strömende Frischluft-Kraftstoff-Gemisch 20. The ignition unit 25 also has a tunnel-shaped first air guide element 33. The tunnel-shaped first air guide element 33 has a first side wall 34, a second side wall 35 spaced apart from the first side wall in the circumferential direction of the housing 6, and a ceiling 36. The first air guide element 33 is arranged such that the glow plug 26 extends in sections through the first air guide element 33. The side walls 34 and 35 are therefore arranged on both sides of the glow plug 26 and the ceiling 36 covers the glow plug 26. The first side wall 34 has a first end 37 facing away from the outlet 8. The second side wall 35 has a first end 38 facing away from the outlet 8. As can be seen from the figures, the first end 37 of the first side wall 34 is spaced further from the outlet 8 than the first end 38 of the second side wall 35. The first side wall 34 therefore extends further in the direction of the two-substance nozzle 19 than the second side wall 35 This means that the swirl flow 21 can more easily enter the tunnel-shaped first air guide element 33. The swirl flow 21 bounces during operation of the burner 5 on an inner surface 39 of the first side wall 34. As a result, the flow direction of the swirl flow 21 is changed and the fresh air-fuel mixture 20 is precisely supplied to the glow plug 26. The inner surface 39 therefore forms an impact surface 39 for the fresh air-fuel mixture 20 flowing through the combustion chamber 7 as a swirl flow 21.
Die Zündeinheit 25 weist außerdem ein keilförmiges zweites Luftleitelement 40 auf. Das zweite Luftleitelement 40 weist eine Rampenfläche 41 auf, die schräg zu der Querschnittsebene A-A‘ ausgerichtet ist. Vorliegend ist die Rampenfläche 41 parallel zu der Längsmittelachse 29 der Glühkerze 26 ausgerichtet. Das zweite Luftleitelement 40 ist derart angeordnet, dass sich die Glühkerze 26 abschnittsweise entlang der Rampenfläche 41 erstreckt. Durch die Rampenfläche 41 wird die Strömungsrichtung des Frischluft- Kraftstoff-Gemischs 20 im Bereich der Glühkerze 26 verändert, um die Strömungsrichtung an die Ausrichtung der Längsmittelachse 29 der Glühkerze 26 anzugleichen. Durch die Veränderung der Strömungsrichtung wird zudem erreicht, dass das Frischluft- Kraftstoff-Gemisch 20 den Zündelektroden 42 der Zündkerze 31 präzise zugeführt wird. Wie aus Figur 4 erkenntlich ist, weist das zweite Luftleitelement 40 eine nutförmige Vertiefung 43 auf, die sich durch einen der Glühkerze 26 gegenüberliegenden Abschnitt der Rampenfläche 41 erstreckt und parallel zu der Längsmittelachse 29 Glühkerze 26 ausgerichtet ist. The ignition unit 25 also has a wedge-shaped second air guide element 40. The second air guide element 40 has a ramp surface 41 which is oriented obliquely to the cross-sectional plane AA '. In the present case, the ramp surface 41 is aligned parallel to the longitudinal central axis 29 of the glow plug 26. The second air guide element 40 is arranged such that the glow plug 26 extends in sections along the ramp surface 41. The ramp surface 41 changes the flow direction of the fresh air-fuel mixture 20 in the area of the glow plug 26 in order to adapt the flow direction to the alignment of the longitudinal central axis 29 of the glow plug 26. Changing the direction of flow also ensures that the fresh air-fuel mixture 20 is precisely supplied to the ignition electrodes 42 of the spark plug 31. As can be seen from Figure 4, the second air guide element 40 has a groove-shaped recess 43 which extends through a section of the ramp surface 41 opposite the glow plug 26 and is aligned parallel to the longitudinal central axis 29 of the glow plug 26.
Die Zündeinheit 25 weist außerdem einen Träger 44 auf, der in dem Durchbruch 27 der Gehäusewand 28 angeordnet ist. Der Träger 44 trägt die Glühkerze 26, die Zündkerze 31, das erste Luftleitelement 33 und das zweite Luftleitelement 40. Der Träger 44 weist einen der Glühkerze 26 zugeordneten ersten Durchbruch 45 auf. Die Glühkerze 26 ragt durch den ersten Durchbruch 45 in den Brennraum 7 hinein. Der Träger 44 weist außerdem einen der Zündkerze 31 zugeordneten zweiten Durchbruch 46 auf. Die Zündkerze 31 ragt durch den zweiten Durchbruch 46 in den Brennraum 7 hinein. Das tunnelförmige erste Luftleitelement 33 ist vorliegend separat von dem Träger 44 gefertigt. Das keilförmige zweite Luftleitelement 40 ist vorliegend einstückig mit dem Träger 44 ausgebildet. Gemäß dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Zündeinheit 25 die Glühkerze 26, die Zündkerze 31 , das erste Luftleitelement 33 und das zweite Luftleitelement 40 auf. Es kann jedoch auch auf eines oder mehrere der Elemente 31, 33 und 40 der Zündeinheit 25 verzichtet werden. The ignition unit 25 also has a carrier 44 which is arranged in the opening 27 in the housing wall 28. The carrier 44 carries the glow plug 26, the spark plug 31, the first air guide element 33 and the second air guide element 40. The carrier 44 has a first opening 45 assigned to the glow plug 26. The glow plug 26 protrudes through the first opening 45 into the combustion chamber 7. The carrier 44 also has a second opening 46 assigned to the spark plug 31. The spark plug 31 protrudes through the second opening 46 into the combustion chamber 7. The tunnel-shaped first air guide element 33 is manufactured separately from the carrier 44 in the present case. In the present case, the wedge-shaped second air guide element 40 is formed in one piece with the carrier 44. According to the exemplary embodiment shown in the figures, the ignition unit 25 has the glow plug 26, the spark plug 31, the first air guide element 33 and the second air guide element 40. However, one or more of the elements 31, 33 and 40 of the ignition unit 25 can also be dispensed with.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel weist die Zündeinheit 25 von den Elementen 26, 31 , 33 und 40 nur die Glühkerze 26 auf. According to a further exemplary embodiment, the ignition unit 25 only has the glow plug 26 of the elements 26, 31, 33 and 40.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel weist die Zündeinheit 25 von den Elementen 26, 31 , 33 und 40 nur die Glühkerze 26 und das keilförmige zweite Luftleitelement 40 auf. According to a further exemplary embodiment, of the elements 26, 31, 33 and 40, the ignition unit 25 only has the glow plug 26 and the wedge-shaped second air guide element 40.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel weist die Zündeinheit 25 von den Elementen 26, 31 , 33 und 40 nur die Glühkerze 26, das tunnelförmige erste Luftleitelement 33 und das keilförmige zweite Luftleitelement 40 auf. According to a further exemplary embodiment, of the elements 26, 31, 33 and 40, the ignition unit 25 only has the glow plug 26, the tunnel-shaped first air guide element 33 and the wedge-shaped second air guide element 40.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel weist die Zündeinheit 25 von den Elementen 26, 31 , 33 und 40 nur die Glühkerze 26 und die Zündkerze 31 auf. According to a further exemplary embodiment, the ignition unit 25 only has the glow plug 26 and the spark plug 31 of the elements 26, 31, 33 and 40.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel weist die Zündeinheit 25 von den Elementen 26, 31 , 33 und 40 nur die Glühkerze 26, die Zündkerze 31 und das keilförmige zweite Luftleitelement 40 auf. According to a further exemplary embodiment, of the elements 26, 31, 33 and 40, the ignition unit 25 only has the glow plug 26, the spark plug 31 and the wedge-shaped second air guide element 40.

Claims

Ansprüche Expectations
1. Brenner für ein Abgasnachbehandlungssystem, mit einem einen Brennraum (7) bildenden Gehäuse (6), wobei das Gehäuse (6) einen mit einer Abgasleitung (2) des Abgasnachbehandlungssystems (1) verbundenen oder verbindbaren Auslass (8) aufweist, mit einer Kraftstoffzuführeinrichtung (10) zum Zuführen von Kraftstoff (11) in den Brennraum (7), mit einer Frischluftzuführeinrichtung (14) zum Zuführen von Frischluft (15) in den Brennraum (7), und mit einer Zündeinheit (25) zum Entzünden eines in dem Brennraum (7) angeordneten Frischluft-Kraftstoff-Gemischs (20), dadurch gekennzeichnet, dass die Zündeinheit (25) eine Glühkerze (26) aufweist, die derart in dem Brennraum (7) angeordnet ist, dass eine Längsmittelachse (29) der Glühkerze (26) schräg zu einer Querschnittsebene (A-A‘) des Brennraums (7) ausgerichtet ist. 1. Burner for an exhaust gas aftertreatment system, with a housing (6) forming a combustion chamber (7), the housing (6) having an outlet (8) connected or connectable to an exhaust gas line (2) of the exhaust gas aftertreatment system (1), with a fuel supply device (10) for supplying fuel (11) into the combustion chamber (7), with a fresh air supply device (14) for supplying fresh air (15) into the combustion chamber (7), and with an ignition unit (25) for igniting one in the combustion chamber (7) arranged fresh air-fuel mixture (20), characterized in that the ignition unit (25) has a glow plug (26) which is arranged in the combustion chamber (7) in such a way that a longitudinal central axis (29) of the glow plug (26 ) is aligned obliquely to a cross-sectional plane (A-A') of the combustion chamber (7).
2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Glühkerze (29) eine keramische Glühkerze (29) ist. 2. Burner according to claim 1, characterized in that the glow plug (29) is a ceramic glow plug (29).
3. Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Winkel (a) zwischen der Längsmittelachse (29) der Glühkerze (26) und der Querschnittsebene (A-A‘) des Brennraums (7) zwischen 20° und 80° beträgt, besonders bevorzugt zwischen 50° und 80°. 3. Burner according to one of the preceding claims, characterized in that an angle (a) between the longitudinal central axis (29) of the glow plug (26) and the cross-sectional plane (A-A ') of the combustion chamber (7) is between 20 ° and 80 °, especially preferably between 50° and 80°.
4. Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Glühkerze (26) derart ausgerichtet ist, dass die Längsmittelachse (29) der Glühkerze (26) und eine Längsmittelachse (9) des Brennraums (7) in einer gemeinsamen gedachten Ebene liegen. 4. Burner according to one of the preceding claims, characterized in that the glow plug (26) is aligned such that the longitudinal central axis (29) of the glow plug (26) and a longitudinal central axis (9) of the combustion chamber (7) lie in a common imaginary plane .
5. Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündeinheit (25) eine der Glühkerze (26) strömungstechnisch nachgeschaltete Zündkerze (31) aufweist. 5. Burner according to one of the preceding claims, characterized in that the ignition unit (25) has a spark plug (31) connected downstream of the glow plug (26).
6. Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündeinheit (25) ein tunnelförmig ausgebildetes erstes Luftleitelement (33) aufweist, und dass sich die Glühkerze (26) zumindest abschnittsweise durch das erste Luftleitelement (33) erstreckt. 6. Burner according to one of the preceding claims, characterized in that the ignition unit (25) has a tunnel-shaped first air guide element (33), and that the glow plug (26) extends at least in sections through the first air guide element (33).
7. Brenner nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Luftleitelement (33) eine erste Seitenwand (34) und eine in Umfangsrichtung der Brennkammer (7) von der ersten Seitenwand (34) beabstandet angeordnete zweite Seitenwand (35) aufweist, wobei die Seitenwände (34,35) jeweils ein von dem Auslass (8) abgewandtes erstes Ende (37,38) aufweisen, und wobei das erste Ende (37) der ersten Seitenwand (34) weiter von dem Auslass (8) beabstandet ist als das erste Ende (38) der zweiten Seitenwand (35). 7. Burner according to claim 6, characterized in that the first air guide element (33) has a first side wall (34) and a second side wall (35) arranged at a distance from the first side wall (34) in the circumferential direction of the combustion chamber (7), the Side walls (34,35) each have a first end (37,38) facing away from the outlet (8), and the first end (37) of the first side wall (34) is spaced further from the outlet (8) than the first End (38) of the second side wall (35).
8. Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündeinheit (25) ein zweites Luftleitelement (40) mit einer schräg zu der Querschnittsebene (A-A‘) des Brennraums (7) ausgerichteten Rampenfläche (41) aufweist, und dass sich die Glühkerze (26) zumindest abschnittsweise entlang der Rampenfläche (41) erstreckt. 8. Burner according to one of the preceding claims, characterized in that the ignition unit (25) has a second air guide element (40) with a ramp surface (41) oriented obliquely to the cross-sectional plane (A-A ') of the combustion chamber (7), and that the Glow plug (26) extends at least in sections along the ramp surface (41).
9. Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündeinheit (25) einen Träger (42) aufweist, der in einem Durchbruch (27) einer Gehäusewand (28) des Gehäuses (6) angeordnet ist, und dass die Glühkerze (26), die Zündkerze (31), das erste Luftleitelement (33) und/oder das zweite Luftleitelement (40) an dem Träger (42) angeordnet sind. 9. Burner according to one of the preceding claims, characterized in that the ignition unit (25) has a carrier (42) which is arranged in an opening (27) in a housing wall (28) of the housing (6), and that the glow plug ( 26), the spark plug (31), the first air guide element (33) and / or the second air guide element (40) are arranged on the carrier (42).
10. Brenner nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Luftleitelement (33) und/oder das zweite Luftleitelement (40) einstückig mit dem Träger (42) ausgebildet sind. 10. Burner according to claim 9, characterized in that the first air guide element (33) and / or the second air guide element (40) are formed in one piece with the carrier (42).
11. Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffzuführeinrichtung (10) und die Frischluftzuführeinrichtung (14) gemeinsam eine Zweistoffdüse (19) bilden. 11. Burner according to one of the preceding claims, characterized in that the fuel supply device (10) and the fresh air supply device (14) together form a two-fluid nozzle (19).
12. Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet; dass die Frischluftzuführeinrichtung (14) eine hülsenförmige Frischluftzuführkammer (18) aufweist, wobei die Frischluftzuführkammer (18) das Gehäuse (6) radial umschließt, und wobei die Zündeinheit (25) durch die Frischluftzuführkammer (18) radial hindurchragt. 12. Burner according to one of the preceding claims, characterized; in that the fresh air supply device (14) has a sleeve-shaped fresh air supply chamber (18), the fresh air supply chamber (18) radially enclosing the housing (6), and the ignition unit (25) protruding radially through the fresh air supply chamber (18).
13. Abgasnachbehandlungssystem für eine Brennkraftmaschine, gekennzeichnet durch einen Brenner (5) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche. 13. Exhaust gas aftertreatment system for an internal combustion engine, characterized by a burner (5) according to one of the preceding claims.
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