[发明专利]用于排气系统热管理的涡流稳定燃烧器及相关方法

说明书

本申请要求2005年6月15日提交的美国专利申请第11/152,869号的 优先权，在此以引用方式将其全部内容并入本文。

技术领域

本发明一般涉及对减排装置进行热管理的设备和方法。

背景技术

有多种方法可以加热减排装置。例如，燃料燃烧器和电热器已经用于 一些类型的减排装置中。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种设备，其包括位于废气通道中的 燃料燃烧器，所述燃料燃烧器包括涡流器，所述涡流器构造成当往复式发 动机或汪克尔发动机在怠速和怠速以上运行时，使发动机的废气形成涡流， 以在不使用助燃空气的情况下在废气通道内稳定燃烧器产生的火焰。此涡 流稳定火焰用于对减排装置进行热管理。本发明还公开了一种相关的方法。

这种火焰稳定具有多个优点。例如，在废气流率相对较高时促进了燃 烧器的利用，否则相对较高的废气流率可能会吹灭火焰。另外，由于燃烧 器能够处理这种相对较高的流率，所以能够减小燃烧器的直径。另外，火 焰稳定促使火焰长度减小，因而允许相应地减小燃烧器的长度。从而针对 需要节约空间的应用(例如载于车辆上)能够提供相对紧凑的燃烧器组件。

燃烧器可以具有多个涡流器，用于使废气产生涡流以促进火焰稳定。 在一种示例实施方式中，燃烧器具有三个涡流器，两个位于燃烧器的引燃 部分内，一个位于燃烧器的主要部分内。引燃部分的涡流器中的一个位于 引燃燃料喷嘴周围，用于稳定引燃部分产生的引燃火焰。另一个引燃部分 涡流器位于有孔的引燃管周围，以促使存在于废气中的氧气通过限定于引 燃管内的孔进入引燃火焰。主要部分中的涡流器用以稳定引燃火焰点燃的 主火焰。

引燃火焰和/或主火焰的涡流稳定用于对多种减排装置进行热管理。这 种减排装置包括但不局限于氧化催化剂(例如柴油氧化催化剂)、颗粒过滤 器(例如催化或未催化柴油颗粒过滤器)、选择性催化还原装置(“SCR装 置”)和/或NOx收集器。

根据下面的描述和附图，本发明的上述特征和其它特征将变得更加明 显。

附图说明

图1是示出利用燃烧器的涡流稳定火焰对减排装置进行热管理的设备 的简化框图；

图2是燃烧器的剖断透视图；

图3是沿图2的线3-3剖开的截面图；

图3A是一部分引燃管的截面图，示出了形成在引燃管内表面上的废 气的壁冷层；

图4是沿图3的线4-4剖开的截面图；

图5是可变涡流器的上游侧的立体图；

图6是可变涡流器的上游侧的正视图；

图7是可变涡流器的下游侧的立体图；

图8是涡流器的扭曲叶片的立体图；

图9是沿图3的线9-9剖开的截面图，示出燃烧器的部件的替代实施 方式；

图10是涡流器的一种实施方式的立体图；

图11是图10的涡流器的后视图；

图12是图10和11的涡流器的侧视图；以及

图13是示出位于燃料分配器附近的涡流器管的立体图。

具体实施方式

虽然本发明的原理易于作出多种变型和替代形式，但在附图中还是通 过示例方式示出了特定的示例性实施方式，并且这里将对其进行详细描述。 但是应当理解，并无意将本发明限制在所公开的具体形式，相反，而是意 在覆盖所有落入所附权利要求限定的本发明精神和范围内的变型、等同方 式以及替代方式。

参照图1，其中示出设备10，所述设备10包括燃烧器12，所述燃烧 器12在废气(图中的“EG”)中产生涡流稳定火焰14。废气来自于往复 式(例如活塞式)或汪克尔(例如旋转式)内燃机16(例如柴油机)，用 于减排装置18的热管理。燃烧器12在不使用补燃空气的情况下产生火焰 14。换言之，其使用废气中存在的氧气来进行燃烧反应。燃烧器12位于废 气通道20中，并且包括涡流器22，所述涡流器22构造成使废气形成涡流 以在废气通道18内稳定燃烧器12产生的火焰14。从而在发动机16以怠 速和在怠速之上运行时，燃烧器12能够稳定火焰14。