專利名稱：用于車輛排氣部件的燃料燃燒器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及用于包括無空氣噴嘴的車輛排氣部件的燃料燃燒器。
背景技術(shù)：
燃料燃燒器是柴油顆粒過濾器(DPF)的可靠再生以及對于其他排氣催化劑和部件的熱管理所需要的。例如，DPF能夠隨著時間的流逝而堵塞，這降低了發(fā)動機的工作效率。這些顆粒過濾器能夠被再生，以燒掉捕集的顆粒物質(zhì)。燃料燃燒器用來產(chǎn)生/增加熱量，使得顆粒物質(zhì)能夠被燒掉。通常，燃料燃燒器的燃料輸送系統(tǒng)具有空氣流和燃料流，所述空氣流和燃料流通過噴嘴提供燃料/空氣混合物。點火器點燃從噴嘴噴射的燃料/空氣混合物，以增加用于再生或后處理的熱管理的熱量。在某些應(yīng)用中，使用無空氣噴嘴構(gòu)造來代替燃料/空氣混合物構(gòu)造。無空氣噴嘴是理想的，因為這類噴嘴消除了壓縮空氣的附加損失，并且消除了由于用來供給空氣的附加部件而造成的額外成本和復(fù)雜性。在該類構(gòu)造中，噴嘴只接收燃料供給而不包括壓縮空氣源。排氣在沿著噴嘴的軸向方向上流動并且與從噴嘴噴射的燃料滴混合。然后，點火器點燃排氣與燃料滴的混合物。關(guān)于無空氣噴嘴的一個擔心是燃料在噴嘴以及相關(guān)的燃料管路內(nèi)焦化一如果燃料暴露于熱量的話。在發(fā)動機運行期間，燃料會經(jīng)歷化學(xué)變化，這種化學(xué)變化導(dǎo)致能夠堵塞噴嘴的碳基干燥材料的形成。燃料的這種化學(xué)降解通常被稱作燃料“焦化”。

發(fā)明內(nèi)容
具有無空氣燃料供給噴嘴的燃料燃燒器包括排氣側(cè)方進入構(gòu)造。在一個示例中，燃料燃燒器限定出軸向延伸的流動路徑。無空氣燃料噴嘴在基本沿著軸向延伸的流動路徑的方向上將燃料滴噴射在燃料燃燒器內(nèi)。排氣入口在與沿軸向延伸的流動路徑呈橫向的方向上將排氣從車輛排氣系統(tǒng)導(dǎo)向無空氣噴嘴。排氣與燃料滴混合，產(chǎn)生排氣/燃料混合物。然后，點火器點燃該混合物，以根據(jù)需要升高排氣的溫度。被加熱的排氣被導(dǎo)向車輛排氣系統(tǒng)中的排氣部件。在一個示例中，排氣部件包括柴油顆粒過濾器。在一個示例中，燃料燃燒器包括沿著大于寬度的長度方向延伸的殼體。無空氣噴嘴定位在殼體的一端，并且排氣出口定位在殼體的相對端。排氣入口在殼體的側(cè)部上定位在噴嘴與排氣出口之間的位置。在一個不例中，內(nèi)腔位于殼體內(nèi)。內(nèi)腔具有位于無空氣噴嘴處的一端和面向排氣出口的相對端。根據(jù)需要，內(nèi)腔能夠包括一個或多個開口。本發(fā)明的這些和其他特征能夠從下面的說明和附圖中得到最好的理解，接下來是附圖的簡要說明。


圖I是具有結(jié)合了本發(fā)明的燃料燃燒器的車輛排氣系統(tǒng)的示意圖。
圖2是具有內(nèi)腔的圖I的燃料燃燒器的示意圖。
圖3是穿過一個示例性內(nèi)腔的截面視圖。
具體實施方式
如圖I所示，車輛排氣系統(tǒng)10包括捕集顆粒物質(zhì)的至少一個排氣部件12，例如柴油顆粒過濾器(DPF)。燃料燃燒器14產(chǎn)生熱量，使得捕集到的顆粒物質(zhì)能夠在排氣部件12 的再生循環(huán)中被燒掉。應(yīng)當理解，盡管該示例涉及柴油顆粒過濾器，但燃料燃燒器能夠與任何車輛排氣部件使用，以用于再生目的或加熱目的。
燃料燃燒器14包括位于殼體26內(nèi)的無空氣噴嘴16,殼體26具有在相對端之間延伸的長度和在徑向方向上限定的寬度。在一個示例中，無空氣噴嘴16通過連接至燃料供給系統(tǒng)的燃料管路18接收燃料，該燃料系統(tǒng)示意性地示出為28，其包括加壓燃料源和其他相關(guān)聯(lián)的燃料供給部件，例如噴射器、閥等。任何類型的用于無空氣噴射器構(gòu)造的燃料供給系統(tǒng)都能夠被用來向無空氣噴嘴16供給燃料。例如，諸如自動型燃料噴射器之類的計量裝置能夠通過燃料管路連接至燃料噴嘴，或者，燃料噴射器能夠被用來直接向燃燒器噴射燃料。
燃料燃燒器14限定出沿著燃料燃燒器14的殼體26的長度的軸向延伸的流動路徑20。燃料滴22通過無空氣噴嘴16被噴射并與排氣混合，以形成排氣/燃料混合物，該混合物隨后通過點火器24點燃。能夠使用任何類型的點火器24，例如一個或多個電極。
排氣通過入口 30被引入，用于與燃料滴22混合。入口 30包括通向殼體26的側(cè)方進入構(gòu)造，其中，排氣沿著與軸向延伸的流動路徑20呈橫向的方向被導(dǎo)向無空氣噴嘴16。 排氣的這種側(cè)方進入在不需要諸如混合元件之類的任何其他部件的情況下引起進入的排氣的渦旋。排氣的這種渦旋作用能夠產(chǎn)生更加均勻分布并徹底混合的燃料/排氣混合物。 另外，該側(cè)方進入構(gòu)造減少了在噴嘴內(nèi)部的燃料焦化。
還應(yīng)當理解，盡管用于無空氣噴嘴的側(cè)方進入構(gòu)造被示出為與用于DPF的燃料燃燒器使用，但本發(fā)明的無空氣系統(tǒng)還能夠與其他類型的需要精準噴射的排氣部件12使用。 示例包括柴油氧化催化劑的碳氫化合物給料裝置和用于NOx還原的SCR系統(tǒng)中的尿素給料裝置。
一旦已經(jīng)點燃排氣/燃料混合物，被加熱的排氣便通過出口 32離開燃料燃燒器 14。在一個示例中，出口 32位于殼體26的一端，并且具有與燃料供給系統(tǒng)28的燃料管路連接的無空氣噴嘴16位于殼體26的相對端。在另一個示例中，出口 32能夠以圖I中的虛線所示的徑向構(gòu)造沿著殼體26的側(cè)部布置。排氣入口 30沿著殼體26的側(cè)部定位在無空氣噴嘴16與排氣出口 32之間的位置。
如上文討論的，無空氣噴嘴16通過連接至燃料供給系統(tǒng)28的燃料管路18接收燃料。側(cè)方進入構(gòu)造減少了燃料管路18對被加熱的排氣的暴露，這進而減少了燃料管路自身內(nèi)的焦化。
在一個示例中，內(nèi)腔40定位在燃料燃燒器14的殼體26內(nèi)，如圖2所示。內(nèi)腔40沿著長度延伸，并且具有在無空氣噴嘴16處的一端42和面向排氣出口 32的相對端44，排氣出口 32與軸向延伸的流動路徑20同軸。內(nèi)腔40包括外表面46和由內(nèi)表面50限定的敞口的內(nèi)部48，如圖3所示。敞口的內(nèi)部48包括與軸向延伸的流動路徑20同軸的腔流動路徑。無空氣噴嘴16將燃料滴22噴射到敞口的內(nèi)部48中。內(nèi)腔40的納入為排氣/燃料混合物的點燃產(chǎn)生的火焰提供了更加有利的環(huán)境。
在一個示例中，內(nèi)腔40的外表面46包括通入敞口的內(nèi)部48中的至少一個開口 54，如圖3所示。在圖2示出的示例中，所述至少一個開口 54包括多個開口 54。開口 54進一步提高了流動和燃燒的穩(wěn)定性。
盡管已經(jīng)公開了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認識到，某些改動將落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。因此，應(yīng)該研究所附權(quán)利要求以確定本發(fā)明的真實范圍和內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種車輛排氣系統(tǒng),包括 限定出沿軸向延伸的流動路徑的燃料燃燒器； 從燃料源接收燃料供給的無空氣燃料噴嘴，所述無空氣燃料噴嘴適于在基本沿著所述沿軸向延伸的流動路徑的方向上將燃料滴噴射在所述燃料燃燒器內(nèi)；以及 排氣入口，所述排氣入口在與所述沿軸向延伸的流動路徑呈橫向的方向上將排氣導(dǎo)向所述無空氣噴嘴。
2.如權(quán)利要求I所述的車輛排氣系統(tǒng)，其中，所述排氣入口在垂直于所述沿軸向延伸的流動路徑的方向上將排氣導(dǎo)向所述無空氣噴嘴。
3.如權(quán)利要求I所述的車輛排氣系統(tǒng)，包括點火器，所述點火器點燃排氣/燃料混合物，以產(chǎn)生被加熱的排氣。
4.如權(quán)利要求3所述的車輛排氣系統(tǒng)，包括排氣出口，所述排氣出口沿著所述沿軸向延伸的流動路徑將被加熱的排氣導(dǎo)離所述燃料燃燒器。
5.如權(quán)利要求I所述的車輛排氣系統(tǒng)，包括接收被加熱的排氣的排氣部件。
6.如權(quán)利要求5所述的車輛排氣系統(tǒng)，其中，所述排氣部件包括柴油顆粒過濾器。
7.如權(quán)利要求I所述的車輛排氣系統(tǒng)，包括燃料管路，所述燃料管路將燃料供給從所述燃料源引導(dǎo)至所述無空氣燃料噴嘴，其中所述燃料管路與所述排氣入口分離。
8.如權(quán)利要求7所述的車輛排氣系統(tǒng)，其中，所述燃料管路在與所述排氣入口不同軸的方向上向所述無空氣噴嘴供給燃料。
9.如權(quán)利要求I所述的車輛排氣系統(tǒng)，包括位于所述燃料燃燒器內(nèi)的內(nèi)腔，所述內(nèi)腔具有面向所述無空氣噴嘴的一端和面向排氣出口的一相對端，所述排氣出口與所述沿軸向延伸的流動路徑同軸。
10.如權(quán)利要求9所述的車輛排氣系統(tǒng)，其中，所述內(nèi)腔包括外表面和由內(nèi)表面限定的敞口的內(nèi)部，所述敞口的內(nèi)部包括與所述沿軸向延伸的流動路徑同軸的腔流動路徑，并且其中所述無空氣噴嘴將燃料滴噴射到所述敞口的內(nèi)部中。
11.如權(quán)利要求10所述的車輛排氣系統(tǒng)，其中，所述內(nèi)腔的所述外表面包括通向所述敞口的內(nèi)部中的至少一個開口。
12.如權(quán)利要求11所述的車輛排氣系統(tǒng)，其中，所述至少一個開口包括多個開口。
13.如權(quán)利要求I所述的車輛排氣系統(tǒng)，其中，所述燃料燃燒器包括殼體，所述殼體具有沿著所述沿軸向延伸的流動路徑延伸的長度，所述殼體具有與所述無空氣噴嘴相關(guān)聯(lián)的一個殼體端和與排氣出口相關(guān)聯(lián)的一個相對殼體端，并且其中所述排氣入口在所述殼體的側(cè)部中形成在沿軸向定位于所述無空氣噴嘴與所述排氣出口之間的位置。
14.如權(quán)利要求I所述的車輛排氣系統(tǒng)，其中，所述燃料燃燒器包括殼體，所述殼體具有在第一端與第二端之間延伸的長度，并且所述殼體包括排氣出口，所述排氣出口將被加熱的排氣導(dǎo)離所述燃料燃燒器，所述排氣出口沿著所述殼體的側(cè)部定位在所述第一端與所述第二端之間的位置。
15.如權(quán)利要求I所述的車輛排氣系統(tǒng)，其中，所述無空氣燃料噴嘴包括計量裝置或燃料噴射器中的一種。
16.如權(quán)利要求I所述的車輛排氣系統(tǒng)，其中，基本上所有的排氣都流過所述燃料燃燒器。
全文摘要
燃料燃燒器限定出軸向延伸的流動路徑。無空氣燃料噴嘴在基本沿著軸向延伸的流動路徑的方向上將燃料滴噴射在燃料燃燒器內(nèi)。排氣入口沿著與沿軸向延伸的流動路徑呈橫向的方向?qū)⑴艢鈴能囕v排氣系統(tǒng)導(dǎo)向無空氣噴嘴。排氣與燃料滴混合，產(chǎn)生排氣/燃料混合物。
文檔編號F01N3/021GK102985646SQ201180034370
公開日2013年3月20日 申請日期2011年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月15日
發(fā)明者納溫·哈迪婭, 尼古拉斯·J·比爾克比, 史蒂文·貝斯利, 馬克·拉姆斯博頓, 菲利普·M·迪姆佩爾費爾德 申請人:佛吉亞排放控制技術(shù)美國有限公司