燃燒器的制造方法
【專利摘要】燃燒器(20)包括：管(21)，管(21)包括形成包含燃料的混合氣體的預(yù)混合室(27)以及燃燒燃料的燃燒室(28)；燃燒器還包括：第一管(41)供給由電加熱器(46)加熱的燃料至預(yù)混合室(27)；及第二管(50)，包括把燃料的燃燒熱轉(zhuǎn)換成燃料的汽化熱的熱交換單元(55)，并把熱交換單元(55)加熱的燃料供給至預(yù)混合室(27)。第二管(50)在分支點(diǎn)(48)從第一管(41)分支出來，電加熱器(46)和熱交換單元(55)并聯(lián)連接至預(yù)混合室(27)。
【專利說明】燃燒器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種燃燒器，其包括使燃料汽化的電加熱器。

【背景技術(shù)】
[0002]在凈化從發(fā)動(dòng)機(jī)排出的排氣的傳統(tǒng)排氣凈化裝置中，燃燒器加熱由柴油顆粒過濾器(DPF)俘獲的細(xì)顆粒，以及催化劑。通過使用電加熱器來加熱燃料并使燃料汽化的預(yù)汽化作為在這種燃燒器(參考，例如，專利文獻(xiàn)I)中供給燃料的方法是已知的。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0004]專利文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)1:日本公開專利公告第10-306903號(hào)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決的問題
[0007]在用電加熱器加熱燃料并使燃料汽化的方法中，只要驅(qū)動(dòng)燃燒器，電加熱器就使用驅(qū)動(dòng)電源。這樣，在使用燃燒器的排氣凈化裝置中降低用來驅(qū)動(dòng)電加熱器的電量是理想的。
[0008]本公開的目的是提供一種能夠降低能耗的燃燒器。
[0009]解決問題的方法
[0010]本發(fā)明的一個(gè)方面是燃燒器，包括燃燒單元、第一供給單元，和第二供給單元。燃燒單元燃燒燃料。第一供給單元包括把待供給至燃燒單元的燃料加熱的電加熱器，并將電加熱器加熱的燃料供給至燃燒單元。第二供給單元包括把燃燒單元的熱轉(zhuǎn)換成燃料的汽化熱的熱交換單元。第二供給單元將熱交換單元加熱的燃料供給至燃燒單元。電加熱器和熱交換單元并聯(lián)連接至燃燒單元。
[0011]在本發(fā)明一個(gè)方面的燃燒器中，電加熱器和熱交換單元并聯(lián)連接至燃燒單元。這樣，供給至燃燒單元的燃料是由電加熱器或熱交換單元加熱的燃料。因此，在第一供給單元中，僅需要根據(jù)第一供給單元供給的燃料量來驅(qū)動(dòng)電加熱器。這減少了用來驅(qū)動(dòng)電加熱器的功率的消耗。
[0012]在本發(fā)明的又一方面中，燃燒器包括控制單元，其控制第一供給單元的驅(qū)動(dòng)和第二供給單元的驅(qū)動(dòng)?？刂茊卧渲贸煽刂频谝还┙o單元和第二供給單元，使得第一供給單元包括在第二供給單元供給燃料時(shí)停止驅(qū)動(dòng)電加熱器的情況。
[0013]在本發(fā)明又一方面的燃燒器中，包括在第二供給單元供給燃料時(shí)停止驅(qū)動(dòng)電加熱器的情況。與持續(xù)驅(qū)動(dòng)電加熱器(甚至是在第二供給單元供給燃料時(shí))相比，這減少了用來驅(qū)動(dòng)電加熱器的電量。
[0014]在本發(fā)明又一方面的燃燒器中，控制單元包括獲取熱交換單元的溫度的溫度獲取部分，以及儲(chǔ)存汽化量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器，汽化量數(shù)據(jù)規(guī)定與熱交換單元的溫度相對(duì)應(yīng)可在熱交換單元中汽化的燃料量的最大數(shù)值。當(dāng)對(duì)應(yīng)于獲取溫度的最大數(shù)值大于或等于供給至燃燒單元的燃料量時(shí)，控制單元配置成停止用電加熱器加熱，并由第二供給單元供給燃料。
[0015]在本發(fā)明又一方面的燃燒器中，當(dāng)至燃燒單元的燃料供給可僅由第二供給單元進(jìn)行時(shí)，停止用電加熱器加熱燃料。這樣，與例如在熱交換單元的溫度高于或等于預(yù)定的溫度時(shí)停止電加熱器的加熱而不管供給至燃燒單元的燃料量相比，電加熱器停止的頻率增加了。這進(jìn)一步減少了用來驅(qū)動(dòng)電加熱器的電量。
[0016]在本發(fā)明又一方面的燃燒器中，當(dāng)對(duì)應(yīng)于獲取溫度的最大數(shù)值小于供給至燃燒單元的燃料量時(shí)，控制單元配置成由第二供給單元供給燃料并由第一供給單元供給燃料。
[0017]在本發(fā)明又一方面的燃燒器中，在待供給至燃燒單元的燃料中，可在第二供給單元中汽化的量的燃料供給至第二供給單元，剩余的燃料供給至第一供給單元。這樣，與待供給至燃燒單元的所有燃料都能夠在第二供給單元中汽化時(shí)進(jìn)行由第二供給單元的燃料供給相比，由電加熱器加熱的燃料量減少了。這減少了用來驅(qū)動(dòng)電加熱器的電量。
[0018]在本發(fā)明又一方面的燃燒器中，存儲(chǔ)器配置成儲(chǔ)存功率數(shù)據(jù)，其中規(guī)定與電加熱器的功率相對(duì)應(yīng)可由電加熱器汽化的燃料量。而且，控制單元配置成用對(duì)應(yīng)于第一供給單元供給的燃料量的功率來驅(qū)動(dòng)電加熱器。
[0019]在本發(fā)明又一方面的燃燒器中，用對(duì)應(yīng)于第一供給單元供給的燃料量的功率來驅(qū)動(dòng)電加熱器。結(jié)果，與用相同的功率來驅(qū)動(dòng)電加熱器而不管第一供給單元供給的燃料量相比，用來驅(qū)動(dòng)電加熱器的功率減少了。
[0020]在本發(fā)明又一方面的燃燒器中，燃燒單元包括構(gòu)成燃燒室周壁的管，燃燒室是燃料在其中燃燒的空間。熱交換單元附裝至所述管，并包括暴露于燃燒室中以吸收燃料的燃燒熱的吸熱部分。
[0021]在本發(fā)明又一方面的燃燒器中，吸熱部分直接吸收燃料的燃燒熱。這樣，與熱交換單元的吸熱部分接觸管而不暴露于燃燒室中相比，熱交換單元被燃燒熱有效地加熱了。
[0022]在本發(fā)明又一方面的燃燒器中，管包括基端，在燃燒之前為其供給燃料，以及遠(yuǎn)端，在燃燒燃料時(shí)產(chǎn)生的燃燒氣體從所述遠(yuǎn)端流出。吸熱部分包括多個(gè)鰭狀物，其沿著從基端朝向遠(yuǎn)端的方向延伸，并沿著管的圓周方向彼此相鄰地設(shè)置。
[0023]在本發(fā)明又一方面的燃燒器中，由于鰭狀物在吸熱部分上形成，熱交換單元被燃燒熱有效地加熱了。此外，鰭狀物沿著從管的基端朝向遠(yuǎn)端的方向延伸。因此，氣體能夠容易地通過鰭狀物之間的空間。結(jié)果，與沿管的圓周方向延伸的鰭狀物沿著從基端朝向遠(yuǎn)端的方向相互緊挨設(shè)置相比，氣體很難停滯在該空間中，并且熱交換單元被燃燒熱有效地加熱了。
[0024]在本發(fā)明又一方面的燃燒器中，燃燒單元包括構(gòu)成燃燒室的周壁的管，燃燒室是燃料在其中燃燒的空間。熱交換單元包括接觸管的管通道。
[0025]在本發(fā)明又一方面的燃燒器中，流過管通道的燃料通過管吸收燃料的燃燒熱。因此，燃料能夠在管通道中加熱。
[0026]在本發(fā)明又一方面的燃燒器中，管通道包括繞管螺旋纏繞的部分。
[0027]在本發(fā)明又一方面的燃燒器中，當(dāng)用管通道連接沿管的軸向的兩點(diǎn)時(shí)，與用直的管通道連接兩點(diǎn)時(shí)相比管通道延長了。這進(jìn)一步提高了由流過管通道的燃料吸收的熱量。
[0028]本發(fā)明又一方面的燃燒器還包括外管，管插入到所述外管中。空氣供給至由外管和管形成的間隔。
[0029]在本發(fā)明又一方面的燃燒器中，當(dāng)由繞管外表面螺旋纏繞的管通道引導(dǎo)時(shí)，供給至外管和管之間間隔的空氣繞管旋動(dòng)。結(jié)果，空氣被管加熱了，并且降低了由于與空氣相混合所引起的燃料液化。
[0030]在本發(fā)明又一方面的燃燒器中，管包括多個(gè)把空氣吸入到燃燒室中的進(jìn)氣孔。進(jìn)氣孔在不接觸管通道的部分上螺旋布局。
[0031]當(dāng)燃料燃燒時(shí)，包括火焰的循環(huán)流在第二進(jìn)氣孔在管內(nèi)表面的開口附近生成。通過循環(huán)流獲得了火焰穩(wěn)定效果。在上述結(jié)構(gòu)中，第二進(jìn)氣孔在沿管軸向的多個(gè)位置處以螺旋布局形成。在沿管軸向的多個(gè)位置處獲得了火焰穩(wěn)定效果。這提高了空氣-燃料混合物的燃燒值。
[0032]在本發(fā)明又一方面的燃燒器中，管包括基端，在燃燒之前為其供給燃料，以及遠(yuǎn)端，在燃燒燃料時(shí)產(chǎn)生的燃燒氣體從所述遠(yuǎn)端流出。燃燒單元包括把管的內(nèi)部分隔成預(yù)混合室和燃燒室的間隔部分，在預(yù)混合室中生成燃料和空氣的空氣-燃料混合物，在燃燒室中空氣-燃料混合物燃燒。間隔部分包括具有外邊緣的環(huán)狀壁，外邊緣連接至管的內(nèi)表面。伸出管從壁的內(nèi)邊緣朝向管的遠(yuǎn)端伸出。伸出管包括閉合端，其位于比壁的外邊緣更靠近遠(yuǎn)端的位置處。
[0033]在本發(fā)明又一方面的燃燒器中，預(yù)混合室的一部分由燃燒室的一部分包圍。與預(yù)混合室和燃燒室沿管的軸向相鄰排列相比，這增加了管中構(gòu)成燃燒室的周壁的部分，也就是說，直接吸收燃料的燃燒熱的部分。這使得熱交換單元的管通道接觸管時(shí)，管通道的布局更加靈活。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0034]圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的燃燒器結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0035]圖2是圖1的熱交換單元正面結(jié)構(gòu)的主視圖。
[0036]圖3是功能模塊圖，示出圖1的燃燒器的電氣配置。
[0037]圖4是第一實(shí)施方式中汽化量數(shù)據(jù)的線圖。
[0038]圖5是第一實(shí)施方式中第一負(fù)荷數(shù)據(jù)的線圖。
[0039]圖6是第一實(shí)施方式中功率數(shù)據(jù)的線圖。
[0040]圖7是流程圖，示出第一實(shí)施方式中再生過程的步驟。
[0041]圖8是流程圖，示出第一實(shí)施方式中燃料供給過程的步驟。
[0042]圖9是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式的燃燒器結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0043]圖10是第二實(shí)施方式中預(yù)混合室結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0044]圖11是沿圖10中線11-11的剖視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0045]參照?qǐng)D1至8描述根據(jù)本公開第一實(shí)施方式的燃燒器。
[0046]如圖1所示，俘獲排氣中的細(xì)顆粒的柴油顆粒過濾器12設(shè)置在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)10的排氣管11中。柴油顆粒過濾器12具有由例如多孔碳化硅形成的蜂巢結(jié)構(gòu)以便把排氣中的細(xì)顆粒俘獲到其中。燃燒器20設(shè)置在柴油顆粒過濾器12的上游。燃燒器20通過提高流入到柴油顆粒過濾器12中的排氣的溫度來對(duì)柴油顆粒過濾器12執(zhí)行再生過程。
[0047]燃燒器20具有包括圓筒狀管21和管22的雙管結(jié)構(gòu)。管21是構(gòu)成燃燒單元的部件。相當(dāng)于外管的管22具有比相當(dāng)于內(nèi)管的管21大的內(nèi)徑。固定至管21和22基端的基板23閉合了敞開的基端。閉合了管21和管22之間的間隔的環(huán)狀閉合板24固定在管21和22的遠(yuǎn)端上。大致圓環(huán)形的噴射板25連接至閉合板24，噴射口 26在噴射板25的中心部分處形成。
[0048]間隔壁29附裝至管21以把管21的內(nèi)部分隔成生成空氣-燃料混合物的預(yù)混合室27以及燃燒該空氣-燃料混合物的燃燒室28。間隔壁29是穿孔的圓形板，間隔壁29的外緣與管21的內(nèi)周表面相連接。連通預(yù)混合室27和燃燒室28的連通通道30沿厚度方向貫穿間隔壁29。
[0049]空氣供給管31的下游端在比間隔壁29更靠近遠(yuǎn)端的位置處連接至管22的外周表面。空氣供給管31包括連接至發(fā)動(dòng)機(jī)10的進(jìn)氣管13中壓縮機(jī)15的下游側(cè)的上游端。壓縮機(jī)15隨著設(shè)置在排氣管11中的渦輪機(jī)14旋轉(zhuǎn)。能改變空氣供給管31的橫截面流動(dòng)面積的空氣閥32設(shè)置在空氣供給管31中。當(dāng)空氣閥32打開時(shí)，進(jìn)氣管13中的一些進(jìn)氣空氣作為燃燒用空氣供給至空氣進(jìn)氣室33，其是管21和管22之間的間隔。
[0050]管21的周壁包括沿圓周方向遍及周壁形成的第一進(jìn)氣孔34和第二進(jìn)氣孔35。第一進(jìn)氣孔34形成在比間隔壁29更靠近基端的周壁中從而連通了空氣進(jìn)氣室33和預(yù)混合室27。第二進(jìn)氣孔35形成在比間隔壁29更靠近遠(yuǎn)端的周壁中從而連通了空氣進(jìn)氣室33和燃燒室28。換句話說，空氣進(jìn)氣室33中的燃燒用空氣通過第一進(jìn)氣孔34吸入到預(yù)混合室27中，并通過第二進(jìn)氣孔35吸入到燃燒室28中。
[0051]把燃料噴射到預(yù)混合室27中的噴嘴39固定在基板23的中心部分上。燃料箱40中的一些燃料通過第一管41輸送到噴嘴39。第一管41連接至燃料泵42，燃料壓力傳感器43，燃料溫度傳感器44，第一閥45，以及電加熱器46。燃料泵42是機(jī)械泵，其使用發(fā)動(dòng)機(jī)10作為動(dòng)力源并包含安全閥。當(dāng)排放壓力超過最大壓力Pfmax時(shí)，減壓閥把多余的燃料返還至燃料泵42的上游側(cè)。燃料壓力傳感器43檢測(cè)流過第一管41的燃料的壓力Pf，燃料溫度傳感器44檢測(cè)流過第一管41的燃料的溫度Tf。第一閥45是常閉電磁閥，其是負(fù)荷控制的以打開和關(guān)閉第一管41。電加熱器46根據(jù)供電裝置47供給的功率W來產(chǎn)生熱量，于是加熱了流過第一管41的燃料從而汽化該燃料。噴嘴39把來自電加熱器46的汽化燃料噴射到預(yù)混合室27中。供給的功率W是用來驅(qū)動(dòng)電加熱器46的電量，并且是電加熱器46消耗的功率。
[0052]兩個(gè)從第一管41中在燃料溫度傳感器44和第一閥45之間的分支點(diǎn)48分支出來的第二管50與第一管41相連。兩個(gè)第二管50通過不同的路線通向預(yù)混合室27。第二管50中的一個(gè)通過通孔(未示出，其形成在管22中比間隔壁29更靠近噴射口 26的位置處)從管22的上側(cè)延伸進(jìn)入空氣進(jìn)氣室33中。另一個(gè)第二管50通過通孔(未示出，其形成在管22中比間隔壁29更靠近噴射口 26的位置處)從管22的下側(cè)延伸到空氣進(jìn)氣室33中。第二管50中的每一個(gè)朝向基板23延伸穿過空氣進(jìn)氣室33，這里在各第二管50下游端的噴嘴51通過第一進(jìn)氣孔34位于預(yù)混合室27中。第二管50中的每一個(gè)包括常閉的第二閥52，其是負(fù)荷控制、打開和關(guān)閉第二管50的電磁閥，以及熱交換單元55，其使通過第二閥52的燃料氣化。
[0053]金屬制成、大致盒狀的熱交換單元55通過螺釘(未示出)緊固到固定在管21外周表面上的附裝底座56上。熱交換單元55包括主體57，其中形成有燃料流動(dòng)通道，以及附裝法蘭58，其在主體57的圓周壁上形成。附裝法蘭58固定到附裝底56上，使主體57適配到在附裝底56和管21中形成的通孔中。主體57暴露在燃燒室28中的一部分直接吸收在燃燒室28中燃燒的燃料的燃燒熱。熱交換單元溫度傳感器60附裝至熱交換單元55，并用作溫度獲取部，其按照預(yù)定的控制循環(huán)來檢測(cè)主體溫度Th，該溫度Th是主體57的溫度。曲折流動(dòng)通道62由主體57中的擋板61構(gòu)成。曲折流動(dòng)通道62具有比第二管50更大的流動(dòng)通道橫截面面積。
[0054]圖2是熱交換單元正面結(jié)構(gòu)的主視圖，具體地說，是沿管21的軸線方向從間隔壁29的側(cè)部看時(shí)熱交換單元55正面結(jié)構(gòu)的主視圖。而且，如圖2所示，沿著從管21的基端朝向遠(yuǎn)端的方向延伸的鰭狀物(翅片)63在吸熱部59上形成，吸熱部59是主體57面向燃燒室28的表面。鰭狀物63沿管21的圓周方向相互隔開設(shè)置。熱交換單元55通過在燃燒室28中燃燒的燃料的燃燒熱與流過曲折流動(dòng)通道62的燃料之間進(jìn)行熱交換來使燃料汽化。
[0055]更具體地，當(dāng)?shù)谝婚y45打開而第二閥52關(guān)閉時(shí)，汽化燃料從噴嘴39噴射到預(yù)混合室27中。當(dāng)?shù)谝婚y45和第二閥52打開時(shí)，汽化燃料從噴嘴39和51噴射到預(yù)混合室27中。而且，當(dāng)?shù)谝婚y45關(guān)閉而第二閥52打開時(shí)，汽化燃料從噴嘴51噴射到預(yù)混合室27中。在預(yù)混合室27中，從噴嘴39和噴嘴51中至少一個(gè)噴射出來的燃料與通過第一進(jìn)氣孔34吸入的燃燒用空氣相混合從而生成空氣-燃料混合物。第一供給單元包括在分支點(diǎn)48下游的第一管41、第一閥45、電加熱器46、供電裝置47、以及噴嘴39。第二供給單元包括在分支點(diǎn)48下游的第二管50、第二閥52、熱交換單元55、以及噴嘴51。
[0056]而且，火花塞65的點(diǎn)火部66設(shè)置在燃燒室28中比形成第二進(jìn)氣孔35的位置更靠近間隔壁29。在預(yù)混合室27中生成的空氣-燃料混合物通過間隔壁29中的連通通道30流入到燃燒室28中，然后由點(diǎn)火部分66點(diǎn)燃。這燃燒了燃燒室28中的空氣-燃料混合物并生成燃燒氣體，其是燃燒的空氣-燃料混合物。生成的燃燒氣體通過噴射口 26流入到排氣管11中。
[0057]現(xiàn)在參照?qǐng)D3至6描述燃燒器20的電氣配置。
[0058]燃燒器20的燃燒器控制單元70 (以下，簡(jiǎn)稱為控制單元70)控制第一閥45的打開和關(guān)閉，第二閥52的打開和關(guān)閉，空氣閥32的打開和關(guān)閉，供給至電加熱器46的功率，以及火花塞65的點(diǎn)火。
[0059]控制單元70包括CPU、儲(chǔ)存各種控制程序和各種數(shù)據(jù)的ROM、臨時(shí)儲(chǔ)存各種計(jì)算的計(jì)算結(jié)果和各種數(shù)據(jù)的RAM等。而且，控制單元70基于儲(chǔ)存在ROM中的各控制程序執(zhí)行各種過程?，F(xiàn)在描述再生過程中燃燒器20的操作實(shí)例，再生過程把柴油顆粒過濾器12中俘獲的細(xì)顆粒燒成灰燼。
[0060]如圖3所示，控制單元70按照預(yù)定的控制循環(huán)接收來自上游側(cè)排氣流率傳感器71的表示上游側(cè)排氣流率Q印I的檢測(cè)信號(hào)、來自上游側(cè)排氣壓力傳感器72的表示上游側(cè)排氣壓力P印I的檢測(cè)信號(hào)，以及來自上游側(cè)排氣溫度傳感器73的表示上游側(cè)排氣溫度T印I的檢測(cè)信號(hào)?？刂茊卧?0也按照預(yù)定的控制循環(huán)接收來自柴油顆粒過濾器溫度傳感器74的表示柴油顆粒過濾器溫度Td的檢測(cè)信號(hào)、來自下游側(cè)排氣壓力傳感器75的表示下游側(cè)排氣壓力P印2的檢測(cè)信號(hào)、以及來自進(jìn)氣空氣量傳感器76的表示進(jìn)氣空氣量Qa的檢測(cè)信號(hào)?？刂茊卧?0還按照預(yù)定的控制循環(huán)接收來自空氣流量傳感器77的表示空氣流量Qad的檢測(cè)信號(hào)，以及來自空氣溫度傳感器78的表示空氣溫度Tad的檢測(cè)信號(hào)?？刂茊卧?0也按照預(yù)定的控制循環(huán)接收來自燃料壓力傳感器43的表示燃料壓力Pf的檢測(cè)信號(hào)、來自燃料溫度傳感器44的表示燃料溫度Tf的檢測(cè)信號(hào)，以及來自熱交換單元溫度傳感器60的表示主體溫度Th的檢測(cè)信號(hào)。
[0061]控制單元70基于上游側(cè)排氣壓力P印I和下游側(cè)排氣壓力P印2的壓力差ΛΡ，以及上游側(cè)排氣流率Q印I來計(jì)算柴油顆粒過濾器12上細(xì)顆粒的堆積量M。控制單元70在計(jì)算出來的堆積量M高于提前設(shè)定的閾值α的情況下開始柴油顆粒過濾器12的再生過程。
[0062]當(dāng)再生過程的執(zhí)行過程中計(jì)算出來的細(xì)顆粒的堆積量M變得低于閾值β (〈a)時(shí)，該閾值β是提前設(shè)定的，在達(dá)到該閾值β時(shí)可判定堆積在柴油顆粒過濾器12上的細(xì)顆粒已充分地?zé)苫覡a，控制單元70終止再生過程。
[0063]用作供給量計(jì)算單元的控制單元70基于上游側(cè)排氣流率Q印1、上游側(cè)排氣溫度Tepl,空氣流量Qad、空氣溫度Tad、柴油顆粒過濾器溫度Td、及柴油顆粒過濾器12的目標(biāo)溫度來計(jì)算燃料供給量Qfm，其是供給至預(yù)混合室27的燃料每單位時(shí)間的質(zhì)量流率。燃料供給量Qfm是用來提高流入到柴油顆粒過濾器12中排氣的溫度以此把柴油顆粒過濾器12的溫度提高到目標(biāo)溫度的燃料量。而且，燃料供給量Qfm是從燃料箱40供給至第一管41的燃料量。
[0064]控制單元70計(jì)算對(duì)應(yīng)于燃料供給量Qfm的空氣供給量Qs，即，每單位時(shí)間用來燃燒燃料供給量Qfm的燃料的空氣量?？刂茊卧?0向空氣閥32輸出閥打開信號(hào)，其是表明空氣閥32的打開程度的控制信號(hào)，空氣閥32基于進(jìn)氣空氣量Qa、空氣流量Qad、及空氣溫度Tad向燃燒器20供給與空氣供給量Qs相一致的空氣。空氣閥32接收閥打開信號(hào)，并被控制在對(duì)應(yīng)于閥打開信號(hào)的打開程度。
[0065]當(dāng)再生過程的執(zhí)行過程中計(jì)算出來的細(xì)顆粒的堆積量M變得低于閾值β時(shí)，控制單元70向空氣閥32輸出閥閉合信號(hào)，其是用于關(guān)閉空氣閥32的控制信號(hào)。這中斷了進(jìn)氣空氣從進(jìn)氣管13向空氣供給管31的流動(dòng)。
[0066]控制單元70向火花塞65輸出控制信號(hào)以驅(qū)動(dòng)火花塞65?；鸹ㄈ?5接收該控制信號(hào)，并在點(diǎn)火部分66附近生成火花。當(dāng)再生過程的執(zhí)行過程中計(jì)算出來的細(xì)顆粒的堆積量M變得低于閾值β時(shí)，控制單元70也向火花塞65輸出控制信號(hào)以停止驅(qū)動(dòng)火花塞65。
[0067]控制單元70的閥控制部81控制第一閥45和每個(gè)第二閥52的打開和關(guān)閉。在再生過程中，控制單元70執(zhí)行為預(yù)混合室27供給對(duì)應(yīng)于燃料供給量Qfm的燃料量的燃料供給過程。當(dāng)再生過程的執(zhí)行過程中計(jì)算出來的細(xì)顆粒的堆積量M變得低于閾值β時(shí)，閥控制部81控制并閉合第一閥45和第二閥52。
[0068]在燃料供給過程中，閥控制部81基于熱交換單元55的主體溫度Th、燃料溫度Tf、及儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器85中的汽化量數(shù)據(jù)86計(jì)算汽化量Qfm2，其是能夠在各熱交換單元55中汽化的燃料的最大值，也是每單位時(shí)間的質(zhì)量流率。
[0069]如圖4所示，汽化量數(shù)據(jù)86是基于使用燃料在適用于發(fā)動(dòng)機(jī)10的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)提前進(jìn)行實(shí)驗(yàn)及模擬得出的數(shù)據(jù)。而且，汽化量數(shù)據(jù)86是規(guī)定與燃料溫度Tf相一致在主體溫度Th時(shí)能夠在熱交換單元55中汽化的燃料的汽化量Qfm2的數(shù)據(jù)。如圖4所示，當(dāng)燃料溫度Tf相同時(shí)，汽化量Qfm2隨著主體溫度Th上升而增加。而且，汽化量Qfm2隨著燃料溫度Tf上升而增加，即使是在相同的主體溫度Th時(shí)。
[0070]閥控制部81基于燃料供給量Qfm、汽化量Qfm2、及熱交換單元55的數(shù)量來計(jì)算汽化量Qfml，其是供給至電加熱器46的燃料每單位時(shí)間的質(zhì)量流率。汽化量Qfml相應(yīng)于燃料供給量Qfm中難以在熱交換單元55中汽化的燃料量。當(dāng)汽化量Qfm2的總和為“O (零)”時(shí)，閥控制部81計(jì)算出來的汽化量Qfml相應(yīng)于燃料供給量Qfm。當(dāng)汽化量Qfm2的總和大于或等于燃料供給量Qfm時(shí)，閥控制部81計(jì)算出來的汽化量Qfml為“O (零)”。
[0071 ] 閥控制部81基于燃料溫度Tf和特定重量數(shù)據(jù)87來計(jì)算從汽化量Qfml (其是質(zhì)量流率)轉(zhuǎn)換的體積流率Qfvl，以及從汽化量Qfm2 (其是質(zhì)量流率)轉(zhuǎn)換的體積流率Qfv2。特定重量數(shù)據(jù)87是基于與燃料有關(guān)的各種標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定與燃料溫度Tf相一致的燃料的特定重量的數(shù)據(jù)。
[0072]閥控制部81基于體積流率Qfvl、燃料壓力Pf、及儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器85中的第一負(fù)荷數(shù)據(jù)88來計(jì)算第一閥45的負(fù)荷比率D1。以相同的方式，閥控制部81基于體積流率Qfv2、燃料壓力Pf、及儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器85中的第二負(fù)荷數(shù)據(jù)89來計(jì)算第二閥52的負(fù)荷比率D2。
[0073]如圖5所示，第一負(fù)荷數(shù)據(jù)88是規(guī)定與燃料壓力Pf相一致以體積流率Qfvl為電加熱器46供給燃料所必須的負(fù)荷比率Dl的數(shù)據(jù)。如圖5所示，規(guī)定隨著燃料壓力Pf增加第一負(fù)荷數(shù)據(jù)88具有較低的負(fù)荷比率D1，即使是在體積流率Qfvl相同時(shí)。以與圖5中示出的第一負(fù)荷數(shù)據(jù)88相同的方式，第二負(fù)荷數(shù)據(jù)89是規(guī)定對(duì)應(yīng)于燃料壓力Pf以體積流率Qfv2為熱交換單元55供給燃料所必須的負(fù)荷比率D2的數(shù)據(jù)。
[0074]閥控制部81向第一閥45輸出相應(yīng)于負(fù)荷比率Dl的脈沖信號(hào)，并向第二閥52輸出相應(yīng)于負(fù)荷比率D2的脈沖信號(hào)。閥45和52中的每一個(gè)根據(jù)輸入的脈沖信號(hào)打開和關(guān)閉。這為電加熱器46供給了汽化量Qfml (其是質(zhì)量流率)的燃料。而且，汽化量Qfm2(其是質(zhì)量流率)的燃料供給至各熱交換單元55。燃燒器20設(shè)計(jì)成使得僅通過第一管41為預(yù)混合室27供給燃料供給量Qfm的燃料。
[0075]在燃料供給過程中，控制單元70的電源控制部82控制供給至電加熱器46的功率W。電源控制部82基于汽化量Qfml和儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器85中的功率數(shù)據(jù)90計(jì)算供給的功率W，并控制供電裝置47使得向電加熱器46供給計(jì)算出來的供給的功率W。當(dāng)再生過程的執(zhí)行過程中計(jì)算出來的細(xì)顆粒的堆積量M變得低于閾值β時(shí)，電源控制部82停止向電加熱器46供電。
[0076]如圖6所示，功率數(shù)據(jù)90是對(duì)應(yīng)于燃料溫度Tf汽化量Qfml和供給的功率W相互關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)。汽化量Qfml是供給至電加熱器46的燃料的質(zhì)量流率，供給的功率W是汽化對(duì)應(yīng)于汽化量Qfml的燃料所需要供給的功率。電源控制部82基于汽化量Qfml和功率數(shù)據(jù)90計(jì)算供給的功率W，并控制供電裝置47使得向電加熱器46供給所述供給的功率W。例如，當(dāng)汽化量Qfml為“O (零)”時(shí)，電源控制部82計(jì)算出“O (零)”作為供給的功率W，因此停止向電加熱器46供電。
[0077]現(xiàn)在參照?qǐng)D7描述由控制單元70執(zhí)行的再生過程的步驟。
[0078]如圖7所示，在步驟S11，控制單元70從各種傳感器獲取用來執(zhí)行再生過程的信息。在步驟S12，控制單元70基于各種信息計(jì)算燃料供給量Qfm和空氣供給量Qs。
[0079]在執(zhí)行了步驟S13中的燃料供給過程后，在步驟S14中，控制單元70打開空氣閥32，并驅(qū)動(dòng)火花塞65。在步驟S15中，控制單元70獲取上游側(cè)排氣壓力Pepl、上游側(cè)排氣流率Q印1、及下游側(cè)排氣壓力P印2以計(jì)算堆積量M。然后，在步驟S16中，控制單元70判定計(jì)算出來的堆積量M是否低于閾值β。
[0080]當(dāng)堆積量M大于或等于閾值β (步驟S16:否)時(shí)，控制單元70重復(fù)執(zhí)行從步驟Sll到步驟S16的過程。當(dāng)堆積量M低于閾值β (步驟S16:是)時(shí)，控制單元70控制并關(guān)閉第一閥45、第二閥52、和空氣閥32。在步驟S17中，控制單元70停止驅(qū)動(dòng)火花塞65，并停止向電加熱器46供電。然后，控制單元70結(jié)束再生過程。
[0081]現(xiàn)在參照?qǐng)D8描述再生過程中進(jìn)行的燃料供給過程的步驟。
[0082]如圖8所示，首先，在步驟S21中，控制單元70基于燃料溫度Tf、主體溫度Th、及汽化量數(shù)據(jù)86計(jì)算可以在熱交換單元55中汽化的汽化量Qfm2。然后，在步驟S22中，控制單元70基于燃料供給量Qfm、汽化量Qfm2、及熱交換單元55的數(shù)量計(jì)算汽化量Qfml。
[0083]然后，在步驟S23中，控制單元70基于汽化量Qfml和Qfm2以及特定重量數(shù)據(jù)87計(jì)算體積流率Qfvl和Qfv2，體積流率Qfvl和Qfv2是通過把汽化量Qfml和Qfm2 (其是質(zhì)量流率)轉(zhuǎn)換成體積流率而獲得的。然后，在步驟S24中，控制單元70基于體積流率Qfvl、燃料壓力Pf、及第一負(fù)荷數(shù)據(jù)88計(jì)算第一閥45的負(fù)荷比率D1，并基于體積流率Qfv2、燃料壓力Pf、及第二負(fù)荷數(shù)據(jù)89計(jì)算第二閥52的負(fù)荷比率D2。控制單元70基于燃料溫度Tf、汽化量Qfml、及功率數(shù)據(jù)90計(jì)算供給至電加熱器46的功率W。
[0084]接下來，在步驟S25中，控制單元70以負(fù)荷比率Dl驅(qū)動(dòng)第一閥45?？刂茊卧?0以負(fù)荷比率D2驅(qū)動(dòng)第二閥52?？刂茊卧?0控制供電裝置47使得向電加熱器46供給所述供給的功率W。這結(jié)束了燃料供給過程。從噴嘴39為預(yù)混合室27供給汽化量Qfml的汽化燃料，并從噴嘴51為預(yù)混合室27供給汽化量Qfm2的汽化燃料。
[0085]現(xiàn)在描述上述燃燒器20的操作。
[0086]在上述燃燒器20中，電加熱器46位于第一管41中，熱交換單元55設(shè)置在第二管50中。第二管50從第一管41在電加熱器46的上游側(cè)處的分支點(diǎn)48分支出來。換句話說，電加熱器46和熱交換單元55并聯(lián)地連接至由管21構(gòu)成的預(yù)混合室27?？刂乒┙o至電加熱器46的燃料的第一閥45位于第一管41中，控制供給至熱交換單元55的燃料的第二閥52位于第二管50中。
[0087]供給至預(yù)混合室27的燃料因此被電加熱器46或熱交換單元55加熱。由于僅需要根據(jù)供給至電加熱器46的燃料量驅(qū)動(dòng)電加熱器46，降低了電加熱器46消耗的功率。
[0088]如果電加熱器設(shè)置在熱交換單元中，流過熱交換單元的燃料會(huì)與熱交換單元交換熱量，也會(huì)與電加熱器交換熱量。這樣，當(dāng)電加熱器停用時(shí)，電加熱器會(huì)吸收熱交換單元和被燃燒熱加熱的燃料的熱量。
[0089]就這一點(diǎn)而言，控制燃燒器20使得第二閥52在燃料可在熱交換單元55中汽化時(shí)打開。這使從燃料箱40供給至第一管41的燃料中的至少一些在熱交換單元55中汽化。然后汽化的燃料供給至預(yù)混合室27，而不會(huì)與電加熱器46交換熱量。
[0090]以這種方式，不在流過熱交換單元55的燃料和電加熱器46之間進(jìn)行熱交換。由于流過熱交換單元55的燃料不與電加熱器46交換熱量，熱交換單元55和燃料被燃燒熱有效地加熱了。這有效地汽化了熱交換單元55中的燃料。
[0091 ] 通過把附裝法蘭58附裝至附裝底56上，熱交換單元55設(shè)置在燃燒器20中，使得主體57適配到在管21和附裝底56中形成的通孔中。換句話說，只要附裝底56設(shè)置在管21上，并且用于適配主體57的通孔形成在管21和附裝底56中，熱交換單元55可設(shè)置在燃燒器20中。隨著設(shè)置在燃燒器20中的熱交換單元55的數(shù)量增加或減少，可供給至預(yù)混合室27的燃料量也增加或減少。這樣，通過在管21上形成多個(gè)附裝底56并因此改變熱交換單元55的設(shè)置數(shù)量來限制燃燒器增大的同時(shí)，可改變?nèi)紵鞯妮敵觥?br> [0092]在上述燃燒器20中，基于主體溫度Th、燃料溫度Tf、及汽化量數(shù)據(jù)86，在燃料供給量Qfm中，向熱交換單元55供給熱交換單元55能夠汽化的燃料量。剩余的燃料供給至電加熱器46。如果燃料供給量Qfm的燃料可僅由熱交換單元55汽化，控制第一閥45關(guān)閉，并使電加熱器46停用。
[0093]這樣，與電能持續(xù)供給至電加熱器46而不管第一閥45和第二閥52是否打開或關(guān)閉相比，電加熱器46消耗的電能減少了，減少的量相當(dāng)于電加熱器46停用。
[0094]而且，與控制第一閥45閉合而不管燃料供給量Qfm時(shí)主體溫度Th固定的情況相t匕，停用電加熱器46的頻率增加了。結(jié)果，電加熱器46消耗的電能進(jìn)一步降低了。
[0095]向熱交換單元55供給熱交換單元55能夠汽化的燃料量。這樣,與僅當(dāng)汽化量Qfm2的總和大于或等于燃料供給量Qfm時(shí)燃料供給至熱交換單元55相比，利用燃料燃燒熱的燃料汽化有效地進(jìn)行，并且電加熱器46消耗的電能減少了。
[0096]當(dāng)燃料溫度Tf改變時(shí)，用來使燃料汽化的熱量也改變了。這樣，當(dāng)相對(duì)于主體溫度Th的汽化量Qfm2不變而不管燃料溫度Tf時(shí)，用作用于設(shè)定汽化量Qfm2的基準(zhǔn)的燃料溫度Tf需要降低。當(dāng)使用在這種情況下產(chǎn)生的汽化量數(shù)據(jù)來計(jì)算汽化量Qfm2時(shí)，實(shí)際燃料溫度Tf變得高于燃料溫度Tf的頻率增加了，Tf是基準(zhǔn)。因此，存在為熱交換單元55供給的燃料少于能夠?qū)嶋H汽化的燃料量的趨勢(shì)。這導(dǎo)致熱交換單元55中低效率的燃料汽化，并且也提高了電加熱器46消耗的電能。
[0097]關(guān)于這一點(diǎn)，汽化量數(shù)據(jù)86規(guī)定了對(duì)應(yīng)于燃料溫度Tf的汽化量Qfm2，其對(duì)應(yīng)于主體溫度Th。換句話說，汽化量數(shù)據(jù)86中規(guī)定的汽化量Qfm2是使熱交換單元55中的燃料汽化時(shí)適合于當(dāng)前燃料溫度Tf和主體溫度Th的燃料量。結(jié)果，燃料在熱交換單元55中有效地汽化，并且也降低了電加熱器46消耗的電能。
[0098]在上述燃燒器20中，基于燃料溫度Tf、汽化量Qfml、及功率數(shù)據(jù)90設(shè)置電加熱器46供給的電能W。也就是說，僅為電加熱器46供給使汽化量Qfml的燃料汽化所需要的電能。這樣，與驅(qū)動(dòng)電加熱器46時(shí)供給的功率是固定的相比，降低了電加熱器46消耗的功率。由于功率數(shù)據(jù)90也規(guī)定了與燃料溫度Tf相一致的供給的功率W，燃料在電加熱器46中有效地汽化。
[0099]熱交換單元55的主體57通過在管21中形成的通孔和附裝底56部分地暴露于燃燒室28中。也就是說，熱交換單元55的主體57直接吸收燃料的燃燒熱。這樣，與熱交換單元55的主體57通過管21的周壁間接吸收燃燒熱相比，熱交換單元55被燃燒熱有效地加熱。結(jié)果，在再生過程開始之后容易地提高了熱交換單元55的溫度使得燃料可以在熱交換單元55中很快地汽化。這進(jìn)一步降低了電加熱器46消耗的功率。
[0100]在熱交換單元55的主體57中，吸熱部分59包括直接吸收燃料熱量的鰭狀物63。這樣，與吸熱部分59不包括鰭狀物63時(shí)相比，吸熱部分59的表面面積增加了，于是熱交換單元55被燃燒熱有效地加熱了。
[0101]在燃燒室28中，燃燒氣體沿著從管21的基端朝向遠(yuǎn)端的方向流向噴射口 26。各鰭狀物63沿著從管21的基端朝向遠(yuǎn)端的方向延伸，并沿著燃燒氣體的流動(dòng)方向放置。這樣，與鰭狀物沿管21的圓周方向延伸并沿著從管21的基端朝向遠(yuǎn)端的方向相互緊挨設(shè)置時(shí)相比，當(dāng)空氣-燃料混合物燃燒時(shí)氣體容易通過鰭狀物63之間的空間。結(jié)果，這減少了留在該空間中的氣體，并進(jìn)一步有效地用燃料的燃燒熱加熱了熱交換單元55。
[0102]如上所述，燃料的密度根據(jù)燃料溫度Tf不同。這樣，即使例如以相同的負(fù)荷比率Dl控制第一閥45，流過第一閥45的燃料的質(zhì)量流率也根據(jù)燃料溫度Tf不同。關(guān)于這一點(diǎn)，基于燃燒器20中的特定重量數(shù)據(jù)87在把質(zhì)量流率轉(zhuǎn)換成體積流率之后設(shè)置閥45和52中每一個(gè)的負(fù)荷比率。換句話說，考慮燃燒器20中的燃料溫度Tf來設(shè)置閥45和52的負(fù)荷比率Dl和D2。這減小了實(shí)際供給至電加熱器46的燃料量與汽化量Qfml (其是計(jì)算出來的數(shù)值)之間的差異，以及實(shí)際供給至熱交換單元55的燃料量與汽化量Qfm2(其是計(jì)算出來的數(shù)值)之間的差異。結(jié)果，提高了供給至電加熱器46和熱交換單元55的燃料量的精度。這提高了供給至預(yù)混合室27的燃料中汽化燃料的比率。因此，提高了空氣-燃料混合物的可點(diǎn)燃性和燃燒值。
[0103]如上所述，第一實(shí)施方式的燃燒器20具有以下描述的有益效果。
[0104](I)電加熱器46和熱交換單元55并聯(lián)連接至預(yù)混合室27。這樣，僅需要根據(jù)供給至電加熱器46的燃料量驅(qū)動(dòng)電加熱器46。這減少了電加熱器46消耗的功率。
[0105](2)由于不在流過熱交換單元55和電加熱器46的燃料之間進(jìn)行熱交換，熱交換單元55中的燃料有效地汽化了。
[0106](3)設(shè)置的熱交換單元55的數(shù)量可以改變以便在限制燃燒器20增大的同時(shí)燃燒器的輸出是可變的。
[0107](4)當(dāng)?shù)谝婚y45閉合時(shí)使電加熱器46停用。結(jié)果,與為電加熱器46持續(xù)供給功率而不管第一閥45是否打開或關(guān)閉相比，電加熱器46消耗的功率減少了。
[0108](5)供給至熱交換單元55的燃料量根據(jù)燃料供給量Qfm及熱交換單元55的主體溫度Th而改變。這樣，與控制第一閥45閉合而不管燃料供給量Qfm時(shí)主體溫度Th固定的情況相比，使電加熱器46停用的頻率增加了。結(jié)果，電加熱器46消耗的功率進(jìn)一步減少了。
[0109](6)為熱交換單元55供給熱交換單元55能夠汽化的燃料量。這用燃料的燃燒熱有效地汽化了燃料，并減少了電加熱器46消耗的功率。
[0110](7)在汽化量數(shù)據(jù)86中，規(guī)定了與燃料溫度Tf相一致對(duì)應(yīng)于主體溫度Th的汽化量Qfm2。這有效地汽化了熱交換單元55中的燃料，并減少了電加熱器46消耗的功率。
[0111](8)電加熱器46供給的功率W根據(jù)汽化量Qfml改變。這樣，與供給至電加熱器46的功率不變時(shí)相比電加熱器46消耗的功率減少了。
[0112](9)功率數(shù)據(jù)90規(guī)定了對(duì)應(yīng)于燃料溫度Tf供給的功率W。這在減少電加熱器46消耗的功率的同時(shí)，用電加熱器46有效地汽化了燃料。
[0113](10)吸熱部分59，其是主體57的一部分，暴露于燃燒室28中。這樣，熱交換單元55直接吸收燃燒熱。結(jié)果，熱交換單元55很快地汽化了燃料。這進(jìn)一步減少了電加熱器46消耗的功率。
[0114](11)鰭狀物63在吸熱部分59中形成。這有效地用燃燒熱加熱了熱交換單元55。
[0115](12)鰭狀物63沿從管21的基端朝向遠(yuǎn)端的方向延伸。這在空氣-燃料燃燒時(shí)減少了留在鰭狀物63之間的空間中的氣體。因此，熱交換單元55進(jìn)一步被燃燒熱有效地加熱。
[0116](13)考慮燃料溫度Tf來設(shè)置閥45和52的負(fù)荷比率Dl和D2。這樣，供給至電加熱器46和熱交換單元55的燃料量相對(duì)于計(jì)算出來的數(shù)值非常的準(zhǔn)確。這提高了空氣-燃料混合物的可點(diǎn)燃性和燃燒值。
[0117](14)曲折流動(dòng)通道62具有比第二管50大的流動(dòng)通道橫截面面積。因此，當(dāng)燃料進(jìn)入熱交換單元55時(shí)燃料壓力迅速地減小。結(jié)果，燃料在流入到熱交換單元55中時(shí)容易地汽化。
[0118]第一實(shí)施方式可進(jìn)行如下改進(jìn)。
[0119]在吸熱部分59上形成的鰭狀物63可沿管21的圓周方向延伸，只要吸熱部59的表面積增加了。
[0120]鰭狀物63可從熱交換單元55上省去。
[0121]熱交換單元55可接觸管21，而不把吸熱部分59暴露于燃燒室28中。換句話說，用燃燒熱的加熱可至少通過管21在熱交換單元55中的周壁間接地進(jìn)行。
[0122]擋板61可從熱交換單元55上省去。換句話說，燃料僅需要在通過熱交換單元55時(shí)汽化。而且，在熱交換單元55中形成的流動(dòng)通道不限于曲折流動(dòng)通道62。
[0123]在熱交換單元55中形成的流動(dòng)通道的流動(dòng)通道橫截面面積可以小于第二管50的流動(dòng)通道橫截面面積。隨著流動(dòng)通道中燃料的流動(dòng)速度增加，這種結(jié)構(gòu)提高了燃料和熱交換單元之間的熱傳遞效率。而且，在熱交換單元55中形成的流動(dòng)通道的流動(dòng)通道橫截面面積可以與第二管50的流動(dòng)通道橫截面面積相同。
[0124]熱交換單元55的形狀可以是盒狀或圓筒狀的。圓筒狀熱交換單元可包括具有其外周表面上形成有鰭狀物的鰭片管，或者其內(nèi)設(shè)置有鰭狀物的內(nèi)鰭片管。換句話說，熱交換單元僅需要能夠在吸收燃料的燃燒熱時(shí)汽化燃料。
[0125]電加熱器46供給的功率W可以是固定的供給功率，其不根據(jù)汽化量Qfml而改變。
[0126]在功率數(shù)據(jù)90中，可用預(yù)定的燃料溫度Tf作為基準(zhǔn)來規(guī)定供給的功率W，以代替對(duì)應(yīng)于燃料溫度Tf的供給的功率W。
[0127]在汽化量數(shù)據(jù)86中，可用預(yù)定的燃料溫度Tf作為基準(zhǔn)來規(guī)定汽化量Qfm2，以代替對(duì)應(yīng)于燃料溫度Tf的汽化量Qfm2。
[0128]可在不把質(zhì)量流率轉(zhuǎn)換成體積流率的情況下設(shè)置閥45和52的負(fù)荷比率Dl和D2。也就是說，在控制單元70中，可以省略特定重量數(shù)據(jù)87，并且可用預(yù)定的質(zhì)量流率和預(yù)定的負(fù)荷比率來規(guī)定每個(gè)負(fù)荷數(shù)據(jù)。
[0129]在第一負(fù)荷數(shù)據(jù)88中，可用預(yù)定的燃料壓力Pf作為基準(zhǔn)來規(guī)定負(fù)荷比率D1，以代替對(duì)應(yīng)于燃料壓力Pf的負(fù)荷比率Dl。
[0130]在第二負(fù)荷數(shù)據(jù)89中，可用預(yù)定的燃料壓力Pf作為基準(zhǔn)來規(guī)定負(fù)荷比率D2，以代替對(duì)應(yīng)于燃料壓力Pf的負(fù)荷比率D2。
[0131]可僅在汽化量Qfm2的總和大于或等于燃料供給量Qfm時(shí)控制第二閥52打開。也就是說，僅需要在熱交換單元55能夠汽化燃料時(shí)控制第二閥52打開。
[0132]當(dāng)?shù)诙y52打開時(shí)，電加熱器46可以持續(xù)地供給預(yù)定的功率或者功率的供給可以反復(fù)地停止和開始。這種結(jié)構(gòu)容易保持電加熱器46的溫度。這在重新開始供給功率時(shí)提高了電加熱器46的初始溫度。在第二閥52打開之前或者在第二閥52打開之后可以使電加熱器46停用。
[0133]在包括熱交換單元55的燃燒器中，可以為每個(gè)熱交換單元55設(shè)置熱交換單元溫度傳感器60，并且可以基于每個(gè)熱交換單元溫度傳感器60的檢測(cè)值來控制每個(gè)第二閥52的負(fù)荷比率D2。
[0134]燃燒器控制單元70可以是單個(gè)的電子控制單元或者是由多個(gè)電子控制單元構(gòu)成。
[0135]由燃燒器20生成的熱排氣的應(yīng)用不限于柴油顆粒過濾器12的再生過程。例如，熱排氣可以適用于催化劑溫度提高過程，其提高設(shè)置在排氣凈化裝置中的催化劑的溫度。
[0136]燃燒器20適用的發(fā)動(dòng)機(jī)可以是汽油發(fā)動(dòng)機(jī)。燃燒器20不僅適用于發(fā)動(dòng)機(jī)，也可以適用于，例如，加熱裝置。
[0137]第二實(shí)施方式
[0138]參照?qǐng)D9至11描述根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式的燃燒器。第二實(shí)施方式的燃燒器與第一實(shí)施方式的燃燒器的區(qū)別在于預(yù)混合室和熱交換單元的結(jié)構(gòu)。因此，在第二實(shí)施方式中，描述將集中在與第一實(shí)施方式的區(qū)別上。相同的附圖標(biāo)記給予那些與第一實(shí)施方式相應(yīng)組件相同的組件。這些組件將不作詳細(xì)描述。
[0139]如圖9所示，在第二實(shí)施方式的燃燒器20中，單個(gè)第二管50從第一管41分支出來。在第二管50中，第二閥52的下游部分通過在基板23中形成的通孔23A延伸到空氣進(jìn)氣室33中。第二管50包括與管21的外表面21b連接的熱交換單元95。熱交換單元95是第二管50接觸管21在噴射口 26和火花塞65附近之間的外表面21b的部分。熱交換單元95包括向前通道96，其沿著從基板23朝向噴射口 26的方向螺旋地纏繞，以及向后通道97，其從向前通道96彎曲折回，并沿著朝向基板23的方向也螺旋地纏繞。第二管50從向后通道97的遠(yuǎn)端延伸至管21的下側(cè)。然后，第二管50通過第一進(jìn)氣孔98延伸到管21中。熱交換單元溫度傳感器60獲取熱交換單元95下游部分的溫度作為主體溫度Th。
[0140]在管21中，把空氣吸到燃燒室126中的第二進(jìn)氣孔99在不接觸熱交換單元95的部分中形成。第二進(jìn)氣孔99像第二管50的熱交換單元95 —樣螺旋布局。從空氣供給管31流入到空氣進(jìn)氣室33中的燃燒空氣在由圍繞管21的外表面21b螺旋地纏繞的第二管50引導(dǎo)而繞管21旋動(dòng)的同時(shí)流向基板23。在圖9中，實(shí)線箭頭Al表明燃燒空氣的流動(dòng)，而虛線箭頭A2表明流過第二管50的燃料的流動(dòng)。
[0141]如圖10所示，具有圓筒狀的第二管101通過環(huán)狀連接壁100 (其是第一壁)連接至管21 (其是第一管)的內(nèi)表面21a。連接壁100包括固定在位于朝向管21的基板23的位置處的外周。連接壁100閉合了管21的內(nèi)表面21a和第二管101的外表面1lb之間的間隔。連接壁100包括連接至管21內(nèi)表面21a的法蘭部分102，以及連接法蘭部分102和第二管101的徑縮部分103。徑縮部分103在更靠近第二管101的位置處形成接近噴射口26。第二管101從連接至連接壁100的部分延伸出來朝向噴射口 26。而且，第二管101包括朝向噴射口 26的敞開的遠(yuǎn)端。
[0142]管21包括由從連接管21和連接壁100的部分朝向基板23延伸的部分所限定的延伸部分105。延伸部分105包括沿圓周方向以預(yù)定間隔形成的第一進(jìn)氣孔98。第一進(jìn)氣孔98把燃燒空氣吸入到第一混合室121中，其是由延伸部分105包圍的空間。延伸部分105包括彎曲件106，其中延伸部分105的周壁的一部分從第一進(jìn)氣孔98的開口邊緣朝向內(nèi)側(cè)彎曲出來。彎曲件106沿管21的圓周方向引導(dǎo)流入到第一混合室121中的燃燒空氣以生成與用第一混合室121中第二管50的燃燒空氣旋動(dòng)方向相同的旋渦流。
[0143]吸入到第一混合室121中的空氣從基板23旁流入到第二混合室122中，其是由第二管101和連接壁100包圍的空間。噴嘴39的嘴口設(shè)置在第二混合室122中。第二管50在第一混合室121中朝向上部延伸，然后彎向噴射口 26。這樣，在第二管50下游端的噴嘴51的嘴口也位于第二混合室122中。
[0144]具有圓筒狀的第三管108是伸出管，第二管101的一部分容納在其中，并且第三管108朝向噴射口 26延伸超過第二管101。在第三管108遠(yuǎn)端的開口由閉合板109閉合。換句話說，第三管108包括閉合端。在第三管108中更靠近基板23的基端設(shè)置成比連接壁100更靠近噴射口 26，并且該基端借助于環(huán)狀間隔壁110固定至管21。
[0145]間隔壁110 (其是第二壁)包括連接在第三管108外表面108b的整個(gè)外圍上的內(nèi)周邊緣。間隔壁I1的外周邊緣連接在管21內(nèi)表面21a的整個(gè)外圍上。間隔壁110包括多個(gè)連通通道111，其使基板23的側(cè)部與噴射口 26的側(cè)部相連通。從噴射口 26的側(cè)部覆蓋多個(gè)連通通道111的金屬絲網(wǎng)(未示出)附裝至間隔壁110?；鸹ㄈ?5的點(diǎn)火部分66在管21和第三管108的間隔中設(shè)置成比間隔壁110更靠近噴射口 26。
[0146]第三混合室123形成比第二管101更靠近噴射口 26。第三混合室123是由第三管108和閉合板109包圍的空間，并與第二混合室122連通。第四混合室124由第二管101和第三管108之間的間隔形成。第四混合室124與第三混合室123連通。第五混合室125是由管21、間隔壁110、和連接壁100包圍的空間。第五混合室125與第四混合室124連通，并形成比第四混合室124更靠近基板23。
[0147]換句話說，燃燒器20的預(yù)混合室120包括第一至第五混合室121、122、123、124、和125。而且，燃燒室126包括在管21和第三管108之間的間隔，以及由管21在比閉合板109更靠近噴射口 26的位置處包圍的空間。把管21的內(nèi)部分割成預(yù)混合室120和燃燒室126的間隔部分包括第三管108、閉合板109、和間隔壁110。
[0148]在第二混合室122中生成的空氣-燃料混合物朝向噴射口 26流過第二混合室122?？諝馊剂匣旌衔镌诘谌旌鲜?23中反向，并沿著與第二混合室122中流動(dòng)方向相反的方向流過第四混合室124。然后，空氣-燃料混合物在第五混合室125中再次反向，并通過間隔壁110的連通通道111流入到燃燒室126中。流入到燃燒室126中的空氣-燃料混合物被點(diǎn)火部分66點(diǎn)燃從而產(chǎn)生了火焰F，其是燃燒的空氣-燃料混合物?；鹧鍲生成燃燒氣體。
[0149]圖11是剖面圖，示出沿圖10中線11-11的剖面結(jié)構(gòu)。圖11中示出的箭頭大致示出了燃燒空氣的流動(dòng)。如圖11所示，在管21延伸部分105中形成的彎曲件106設(shè)置成蓋住第一進(jìn)氣孔98。彎曲件106引導(dǎo)通過第一進(jìn)氣孔98流入到第一混合室121中的燃燒空氣以在第一混合室121中產(chǎn)生旋渦流。
[0150]現(xiàn)在描述第二實(shí)施方式中所述的燃燒器20的操作。
[0151]流過第二管50的燃料被燃料通過熱交換單元95中管21吸收的燃燒熱汽化，然后供給至第二混合室122。第二管50的熱交換單元95圍繞管21的外表面21b螺旋地纏繞。這樣，當(dāng)用第二管50連接沿管21的軸向兩點(diǎn)時(shí)，與用直的第二管50連接兩點(diǎn)時(shí)相比延長了管通道長度。以這種方式，當(dāng)燃料通過熱交換單元95時(shí)，圍繞管21螺旋纏繞的熱交換單元95提高了燃料吸收的熱量，并增加了能夠由熱交換單元95汽化的燃料的量。
[0152]熱交換單元95通過引導(dǎo)燃燒空氣產(chǎn)生旋渦流，其繞管21旋動(dòng)。這樣，與燃燒空氣通過空氣進(jìn)氣室33而不旋動(dòng)相比，通過管21在燃料的燃燒熱和燃燒空氣之間有效進(jìn)行了熱交換。這降低了由于與燃燒空氣混合所引起的燃料液化。
[0153]第二進(jìn)氣孔99在管21內(nèi)表面21a中的開口附近，產(chǎn)生了包括火焰F的燃燒氣體的循環(huán)流動(dòng)。通過循環(huán)流動(dòng)獲得了火焰穩(wěn)定作用。當(dāng)?shù)诙M(jìn)氣孔99螺旋布局時(shí)，第二進(jìn)氣孔99在沿管21軸向的多個(gè)位置處形成。換句話說，在沿管21軸向的多個(gè)位置處獲得了上述循環(huán)流動(dòng)的火焰穩(wěn)定作用。這提高了空氣-燃料混合物的燃燒值。
[0154]燃燒室126包圍了第四混合室124的一部分和第三混合室123，其構(gòu)成了預(yù)混合室120的一部分。這樣，與預(yù)混合室120和燃燒室126像第一實(shí)施方式中一樣沿管21軸向相互緊挨設(shè)置相比，管21中燃燒室的周壁，也就是，直接吸收燃料的燃燒熱的部分是主要部分。結(jié)果，這提高了第二管50的一部分接觸管21時(shí)第二管50布局的靈活性。
[0155]如上所述，除了第一實(shí)施方式中的有益效果(I)、(2)、(4)至(9)之外，第二實(shí)施方式還具有以下有益效果。
[0156](15)熱交換單元95圍繞管21的外表面21b螺旋地纏繞。結(jié)果，流過熱交換單元95的燃料吸收的熱量增加了。這提高了能夠由熱交換單元95汽化的燃料的量。
[0157](16)燃燒空氣通過熱交換單元95繞管21旋動(dòng)。這減少了由于與燃燒空氣相混合所引起的燃料的液化。
[0158](17)第二進(jìn)氣孔99螺旋布局使得在沿管21軸向的多個(gè)位置處獲得了火焰穩(wěn)定作用。這提高了第二管50中熱交換單元95布局的靈活性。
[0159](18)燃燒室126包圍了第四混合室124的一部分和第三混合室123，其是預(yù)混合室120的一部分。這用管21有效地加熱了熱交換單元95。
[0160]第二實(shí)施方式可進(jìn)行如下改進(jìn)。
[0161]例如，在第二實(shí)施方式的燃燒器20中，連接壁100和第二管101可從燃燒器上省去，并且間隔壁110可改變成不具有連通通道111的一個(gè)間隔壁。而且，連通孔可在第三管108的周壁中形成。在這種結(jié)構(gòu)中，預(yù)混合室120的一部分也由燃燒室126的一部分包圍。
[0162]第二進(jìn)氣孔99不必螺旋設(shè)置。而且，外表面21b的開口的一部分可以被熱交換單元95蓋住。
[0163]熱交換單元95不必繞管21螺旋地纏繞。熱交換單元95是第二管50中接觸管21的部分。這樣，熱交換單元95可包括沿管21軸向接觸管21的部分?；蛘?，熱交換單元95可包括沿管21圓周方向接觸管21的部分。
[0164]熱交換單元95沿從管21的基端朝向遠(yuǎn)端的方向布局，然后彎曲折回并再次朝向基端布局。相反，熱交換單元95可以僅沿從管21的遠(yuǎn)端朝向基端的方向布局。
[0165]第二管50的熱交換單元95可具有連接至管21的內(nèi)表面21a而不是外表面21b的向前通道96和向后通道97中的至少一個(gè)。在這種情況下，當(dāng)連接向前通道96和向后通道97中的一個(gè)至內(nèi)表面21a時(shí)，例如，僅連接向后通道97，向后通道97繞內(nèi)表面21a纏繞使得向后通道97中的燃料沿著與預(yù)混合室120中燃燒空氣旋動(dòng)方向相反的方向流動(dòng)。這是因?yàn)橥ㄟ^預(yù)混合室120中空氣-燃料混合物的旋動(dòng)甚至在燃燒室126中也產(chǎn)生了燃燒氣體的旋渦流。在這種結(jié)構(gòu)中，在熱交換單元95中進(jìn)行相反類型的熱交換。這樣，燃料被燃料的燃燒熱有效地加熱。優(yōu)選地，向后通道97，其中燃料和燃燒氣體的溫度差異小于向前通道96中的溫度差異，連接至內(nèi)表面21a。
[0166]第一實(shí)施方式中描述的熱交換單元55可以設(shè)置在熱交換單元95的中間。在這種結(jié)構(gòu)中，與熱交換單元是熱交換單元55或熱交換單元95相比，熱交換單元中的汽化量增加了。這進(jìn)一步增加了電加熱器46消耗的功率。
[0167]附圖標(biāo)記說明
[0168]10柴油發(fā)動(dòng)機(jī) 11排氣管
[0169]12柴油顆粒過濾器13進(jìn)氣管
[0170]14渦輪機(jī) 15壓縮機(jī)
[0171]20燃燒器 21、22管
[0172]23基板23A通孔
[0173]24閉合板25噴射板
[0174]26噴射口27預(yù)混合室
[0175]28燃燒室29間隔壁
[0176]30連通通道31空氣供給管
[0177]32空氣閥33空氣進(jìn)氣室
[0178]34第一進(jìn)氣孔35第二進(jìn)氣孔
[0179]39噴嘴40燃料箱
[0180]41第一管42燃料泵
[0181]43燃料壓力傳感器44燃料溫度傳感器
[0182]45第一閥46電加熱器
[0183]47供電裝置50第二管
[0184]51噴嘴52第二閥
[0185]55熱交換單元56附裝底
[0186]57主體58附裝法蘭
[0187]59吸熱部分60熱交換單元溫度傳感器
[0188]61擋板62曲折流動(dòng)通道
[0189]63鰭狀物65火花塞
[0190]66點(diǎn)火部分70燃燒器控制單元
[0191]71上游側(cè)排氣流率傳感器72上游側(cè)排氣壓力傳感器
[0192]73上游側(cè)排氣溫度傳感器74柴油顆粒過濾器溫度傳感器
[0193]75下游側(cè)排氣壓力傳感器76進(jìn)氣空氣量傳感器
[0194]77空氣流量傳感器78空氣溫度傳感器
[0195]81閥控制部82電源控制部
[0196]85存儲(chǔ)器86汽化量數(shù)據(jù)
[0197]87特定重量數(shù)據(jù)88第一負(fù)荷數(shù)據(jù)
[0198]89第二負(fù)荷數(shù)據(jù)90功率數(shù)據(jù)
[0199]95熱交換單元96向前通道
[0200]97向后通道98第一進(jìn)氣孔
[0201]99第二進(jìn)氣孔100連接壁
[0202]101第二管102法蘭部分
[0203]103徑縮部分105延伸部分
[0204]106彎曲件108第三管
[0205]109閉合板110間隔壁
[0206]111連通通道120預(yù)混合室
[0207]121 第一混合室122 第二混合室
[0208]123 第三混合室124 第四混合室
[0209]125 第五混合室126 燃燒室
【權(quán)利要求】
1.一種燃燒器，包括: 燃燒燃料的燃燒單元； 第一供給單元，其包括加熱待供給至所述燃燒單元的燃料的電加熱器，并且所述第一供給單元將所述電加熱器加熱的燃料供給至所述燃燒單元；以及 第二供給單元，其包括把所述燃燒單元的熱轉(zhuǎn)換成所述燃料的汽化熱的熱交換單元，其中所述第二供給單元將所述熱交換單元加熱的燃料供給至所述燃燒單元， 其中所述電加熱器和所述熱交換單元并聯(lián)連接至所述燃燒單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃燒器，包括控制單元，其控制所述第一供給單元的驅(qū)動(dòng)及所述第二供給單元的驅(qū)動(dòng)， 其中所述控制單元配置成控制所述第一供給單元和所述第二供給單元，使得所述第一供給單元包括這樣的情況，當(dāng)所述第二供給單元供給燃料時(shí)停止驅(qū)動(dòng)所述電加熱器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的燃燒器，其中所述控制單元包括: 獲取所述熱交換單元的溫度的溫度獲取部，以及 儲(chǔ)存汽化量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器，所述汽化量數(shù)據(jù)規(guī)定與所述熱交換單元的溫度向?qū)?yīng)的、在所述熱交換單元中可汽化的燃料量的最大數(shù)值， 其中當(dāng)對(duì)應(yīng)于所述獲取溫度的所述最大數(shù)值大于或等于供給至所述燃燒單元的燃料量時(shí)，所述控制單元配置成停止用所述電加熱器加熱，而用所述第二供給單元供給燃料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的燃燒器，其中當(dāng)對(duì)應(yīng)于所述獲取溫度的所述最大數(shù)值小于供給至所述燃燒單元的燃料量時(shí)，所述控制單元配置成用所述第二供給單元供給燃料，也用所述第一供給單元供給燃料。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的燃燒器，其中 所述存儲(chǔ)器配置成儲(chǔ)存功率數(shù)據(jù)，其中規(guī)定與所述電加熱器的功率相對(duì)應(yīng)的、所述電加熱器可汽化的燃料量；并且 所述控制單元配置成用對(duì)應(yīng)于所述第一供給單元供給的燃料量的功率來驅(qū)動(dòng)所述電加熱器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一所述的燃燒器，其中 所述燃燒單元包括構(gòu)成燃燒室周壁的管，所述燃燒室是所述燃料在其中燃燒的空間；并且 所述熱交換單元附裝至所述管，并包括暴露于所述燃燒室中以吸收所述燃料的燃燒熱的吸熱部。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的燃燒器，其中 所述管包括基端，在燃燒之前向所述基端供給燃料，還包括遠(yuǎn)端，在燃燒所述燃料時(shí)產(chǎn)生的燃燒氣體從所述遠(yuǎn)端流出，并且 所述吸熱部分包括多個(gè)鰭狀物，其沿著從所述基端朝向所述遠(yuǎn)端的方向延伸，并設(shè)置成沿著所述管的圓周方向彼此相鄰。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一所述的燃燒器，其中 所述燃燒單元包括構(gòu)成所述燃燒室的周壁的管，所述燃燒室是所述燃料在其中燃燒的空間；并且 所述熱交換單元包括接觸所述管的管通道。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的燃燒器，其中所述管通道包括繞所述管螺旋纏繞的部分。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的燃燒器，還包括外管，所述管插入在所述外管中， 其中空氣供給至所述外管和所述管之間的間隙。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的燃燒器，其中 所述管包括多個(gè)把空氣吸入到所述燃燒室中的進(jìn)氣孔，并且 所述進(jìn)氣孔在不接觸所述管通道的部分上螺旋布局。
12.根據(jù)權(quán)利要求8至11中任一所述的燃燒器，其中 所述管包括基端，在燃燒之前向所述基端供給燃料，還包括遠(yuǎn)端，在燃燒所述燃料時(shí)產(chǎn)生的燃燒氣體從所述遠(yuǎn)端流出； 所述燃燒單元包括把所述管的內(nèi)部分隔成預(yù)混合室和燃燒室的間隔部，在所述預(yù)混合室中生成所述燃料和空氣的空氣-燃料混合物，在所述燃燒室中所述空氣-燃料混合物燃燒；并且 所述間隔部包括: 包括外邊緣的環(huán)狀壁，所述外邊緣連接至所述管的內(nèi)表面，以及從所述環(huán)狀壁的內(nèi)邊緣朝向所述管的遠(yuǎn)端伸出的伸出管，其中所述伸出管包括閉合端，其位于比所述環(huán)狀壁的外邊緣更靠近所述遠(yuǎn)端的位置處。
【文檔編號(hào)】F01N3/025GK104272024SQ201380022677
【公開日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2013年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月6日
【發(fā)明者】津曲一郎, 澀谷亮, 辻田誠, 小出敦 申請(qǐng)人:日野自動(dòng)車株式會(huì)社, 株式會(huì)社三五