[发明专利]用于柴油机后处理系统的燃烧器

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求享有2009年9月15日提交的美国临时申请No.61/276,645的申请日权益，该临时申请的全部内容通过引用而结合于本文。

技术领域

本发明涉及用于处理来自柴油燃烧过程（例如柴油压缩发动机）的排气的系统和方法，更具体地涉及用于降低来自柴油压缩发动机的氮氧化物（NO_x）和颗粒物质（PM）的排放的系统。

背景技术

环境法规要求增强的排放限制，其要求来自柴油燃烧过程并且尤其是来自柴油压缩发动机的NO_x和PM的减少。尽管柴油颗粒过滤器（DPF）能够实现所要求的通常是烟灰形式的含碳颗粒的PM的降低，但是持续需要能够提供所要求的NO_x降低的改善的系统，通常与DPF所提供的颗粒物质的降低相联系。

在此方面，已经提出一种系统，在DPF的上游提供柴油氧化催化剂（DOC），以便在排气中提供增加的NO₂水平，NO₂与收集在DPF中的烟灰反应产生期望的DPF的再生（通常称为被动再生）。然而，这样的系统在低于300℃的温度下变得受限制，并且通常在氧化催化剂上产生压力差，这必须在系统的其它部分的设计中加以考虑。此外，燃料（诸如氢气或碳氢化合物燃料）可以输送到DOC的上游，在DPF中产生高于600℉的温度（通常称为主动再生）。

还已经提出在这种系统中包括燃烧器，以便在柴油燃烧过程的下游点燃和燃烧排气中的燃料，以便选择性地增加燃烧器下游的排气处理过程的温度。这种提议的例子示于由Adam J. Kotrba等人于2009年4月27日提交、题目为“Diesel Aftertreatment System”的共同受让并且共同待决的美国专利申请No.12/430194中，其完整的公开内容通过引用而结合于本文中。

尽管当前的用于这种系统的燃烧器可能适合于其预期目的，但永远存在着改进的余地。例如，当其它排气处理装置包括在系统中时，与这些燃烧器相关联的压力降和/或背压是永远重要的，因为离开这种燃烧器的排气的热混合使得能够从离开该燃烧器的排气流中除去可能有害的热点，并且能够为系统的下游部分提供相当均匀的排气温度分布。

发明内容

根据本发明的一种形式，提供一种燃烧器，用于柴油机排气处理系统，处理来自柴油燃烧过程的排气流。燃烧器包括壳体，壳体限定燃烧流路、旁通流路和混合区域，其中，燃烧流路将第一部分排气流引导通过点燃燃料的点燃区域，旁通流路使第二部分排气流绕过点燃区域，混合区域在燃烧流路和旁通流路的下游以接收来自燃烧流路和旁通流路的第一部分排气流和第二部分排气流。燃烧器还包括混合器，该混合器位于点燃区域的下游，该混合器包括多个流限制指状件和多个混合指状件，其中，多个流限制指状件在旁通流路中延伸以限制旁通流路的可用流面积，多个混合指状件延伸进入混合区域，以便被离开旁通流路和燃烧流路的第一部分排气流和第二部分排气流所撞击。

作为一个特征，壳体包括由外壳体围绕的内壳体，燃烧流路限定在内壳体中，旁通流路限定在内壳体和所述外壳体之间。

作为另一特征，内壳体和外壳体具有圆柱形状，并且旁通流路具有限定在内壳体和外壳体之间的环形横截面。在又一特征中，混合器还包括安装在外壳体的内表面上的环形的法兰，流限制指状件和混合指状件从法兰的一侧向下游方向延伸。

在另一特征中，每个流限制指状件从外壳体向内延伸至末端，该末端与内壳体隔开选定的距离以便在末端和内壳体之间限定受限的流间隙。

根据另一特征，每个混合指状件沿着外壳体延伸至内壳体下游的位置，并且从该位置向内延伸至混合区域内的位置。

在一个特征中，混合器由单片冲压的金属片材制成。

根据一个特征，流限制指状件和混合指状件沿着混合器的长度交替。作为另一特征，该长度是横向于由旁通流路限定的流方向延伸的周向长度。

作为一个特征，内壳体、外壳体和混合器是在燃烧器的组装期间结合在一起的成品构件。