EP0331795B1 - Mit Abgasen einer Brennkraftmaschine betriebener Brenner - Google Patents

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EP0331795B1
EP0331795B1 EP88118085A EP88118085A EP0331795B1 EP 0331795 B1 EP0331795 B1 EP 0331795B1 EP 88118085 A EP88118085 A EP 88118085A EP 88118085 A EP88118085 A EP 88118085A EP 0331795 B1 EP0331795 B1 EP 0331795B1
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EP
European Patent Office
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baffle
combustion chamber
zone
exhaust gas
burner according
Prior art date
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Expired - Lifetime
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EP88118085A
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English (en)
French (fr)
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EP0331795A1 (de
Inventor
Rainer Kolodzie
Dieter Dr. Görlich
Roland Fiola
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Webasto SE
Original Assignee
Webasto SE
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Filing date
Publication date
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Publication of EP0331795B1 publication Critical patent/EP0331795B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/023—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles
    • F01N3/025—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles using fuel burner or by adding fuel to exhaust
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition

Definitions

  • the invention relates to a burner operated with exhaust gases from an internal combustion engine according to the preamble of patent claim 1.
  • an exhaust gas burner in which an auxiliary ignition burner is provided which can be supplied with compressed air.
  • the burner has an additional air injection device at the level of the fuel nozzle.
  • these measures are intended to ensure that the filter system can be regenerated independently of the oxygen content in the exhaust gas.
  • an extremely ignitable mixture is prepared in the area around the ignition device in order to then also ignite the burner can if the oxygen content of the exhaust gas is low.
  • this oxygen content of the exhaust gas is subject to large fluctuations, which are particularly dependent on the current operating point in the engine characteristic field of the diesel engine in vehicles.
  • This residual oxygen content in the exhaust gas can be between about 20% and about 4%.
  • a burner for the regeneration of a particle filter in the exhaust gas flow of a diesel internal combustion engine in which fuel is atomized in an atomizer nozzle by means of compressed air from a primary air line and introduced into a pre-combustion chamber.
  • An ignition device is arranged in this.
  • a supply line for secondary air opens. The combustion is completely completed there before the combustion gas flow is combined with the exhaust gas flow. The combustion gas is only mixed with the exhaust gas to increase the temperature.
  • EP-B1-0218047 Another device for regenerating soot filters is known from EP-B1-0218047, in which hot gases generated by a regeneration burner are mixed with exhaust gas through a baffle plate in an antechamber of the soot filter.
  • DE-OS 35 26 074 describes a device for removing combustible solid particles from exhaust gases from internal combustion engines, in which an ignition burner is provided which is connected to a combustion chamber via an overflow opening, additional air and fuel being supplied to the ignition burner.
  • a partial exhaust gas stream enriched with the solid particles is introduced into the combustion chamber via a first immersion tube and, after the solid particles have burned off, is discharged together with the additional combustion air introduced into the combustion chamber together with the remaining combustion products via a second immersion tube as cleaned exhaust gas.
  • the combustible solid particles of the exhaust gas are thus burned directly for exhaust gas purification purposes in the combustion chamber.
  • a reference to the use of this device in connection with the regeneration of soot filter systems is not described there, but this device represents an alternative to the use of particle filter systems in the exhaust gas area of a diesel internal combustion engine, for example.
  • the invention aims to provide a burner for difficult to ignite gas mixtures of the generic type, which can be reliably ignited even with a large lack of oxygen or low O2 content in the exhaust gas and the flame in the burner can be kept stable.
  • the combustion chamber is divided in its axial direction by a bluff body in such a way that an oxygen-enriched zone is formed in the area between the bluff body and the mouth opening of the fuel injector, which zone is high in energy and has a high heat flow density.
  • a stable pilot flame can be generated in this zone, by means of which the flame-retardant gas mixture can then be ignited in the combustion chamber of the burner.
  • part of the fuel emitted by the fuel injection nozzle hits the bluff body, which lies in such an area of the combustion chamber that it becomes glowing.
  • the bluff body in the burner according to the invention thus simultaneously ensures that the flame in the combustion chamber is stably maintained regardless of the amounts and the oxygen content of the exhaust gas.
  • the bluff body also causes a swirl to be generated downstream thereof, whereby the mixing of the gases in the combustion chamber downstream of the bluff body with the fuel is intensified. This makes firing conditions more favorable achieved in the combustion chamber as a whole.
  • the bluff body is preferably designed as a baffle plate and expediently arranged coaxially to the axis of the fuel nozzle in such a way that an annular space is present between the wall of the combustion chamber and the outside of the baffle plate, through which the fuel emitted by the fuel nozzle reaches the region of the combustion chamber located downstream of the baffle plate can.
  • the bluff body can be formed by a perforated disk which has a central opening and which is attached to the wall of the combustion chamber.
  • the fuel from the fuel injection nozzle enters through the central opening of the perforated disk into the region of the burner combustion chamber located downstream of the perforated disk.
  • the bluff body can also be formed by an area of the combustion chamber with a reduced diameter, such as a constriction, so that no additional components, such as a baffle plate or a perforated disk, need be provided in the combustion chamber.
  • the exhaust gas is introduced into the combustion chamber at a location which is in the vicinity of the end of the combustion chamber facing away from the fuel injection nozzle. This ensures that the exhaust gas coming from the internal combustion engine does not reach the area between the fuel injector and the bluff body in order not to adversely affect the processing of an extremely ignitable gas mixture in this area by the exhaust gases of the internal combustion engine.
  • the burner can function significantly better if the bluff body is designed, for example, as a cone, ball or spherical shell which approximates a cone.
  • a burner is generally designated 1.
  • the burner 1 has a combustion chamber 2, at one end of which a fuel injection nozzle 3 is provided for supplying fuel.
  • An arrow at the end of the combustion chamber 2 opposite the fuel injection nozzle 3 indicates the hot combustion gas stream emerging from the combustion chamber 2, which is fed to a particle filter system (not shown) in the exhaust tract of a diesel engine, so that the particle filter or filters are regenerated can, whereby the combustion of the soot particles in the soot filter can be initiated with the hot combustion gases from the combustion chamber 2.
  • the nozzle jet emitted from the orifice 4 of the fuel injection nozzle 3 is entered in broken lines.
  • a baffle body is arranged at a distance from the mouth opening 4 of the fuel injection nozzle 3, which baffle is formed in the embodiment according to FIGS. 1 and 2 by a baffle plate 6, which according to FIG the wall 8 of the combustion chamber 2 is attached.
  • Oxygen-rich air such as fresh air or additional air, preferably enters the combustion chamber 2 via the opening indicated schematically by 9.
  • an inlet 10 is shown, through which exhaust gases coming from the internal combustion engine are introduced into the combustion chamber 2 will.
  • an ignition device is shown schematically, provided with the reference number 11 in the figures.
  • the bluff body 5 divides the combustion chamber 2 into a first zone 2a lying between the fuel injection nozzle 3 and the bluff body 5 and a second zone 2b lying downstream of the bluff body 5.
  • the burner 1 explained above will be described below.
  • an extremely combustible mixture of fuel and combustion air is prepared in the first zone 2a around the fuel injector 3 with the supply of additional air through the opening 9, a portion of the fuel discharged from the fuel injector 3 striking the bluff body 5.
  • the mixture thus prepared is ignited in the first zone 2a of the combustion chamber 2 and a pilot flame is formed in this first zone 2a.
  • This pilot flame heats the bluff body 5, which is designed as a baffle plate 6 according to FIGS.
  • This gas mixture in the second zone 2b of the combustion chamber 2 contains as main fuel the exhaust gases of the internal combustion engine introduced via the inlet 10, their oxygen content and their quantity and flow rate can change significantly depending on the operating conditions of the internal combustion engine.
  • the bluff body 5 also supports the mixing of fuel and gas in the zone 2b of the combustion chamber 2, since the bluff body 5 creates a swirling of the gas mixture.
  • the bluff body 5 begins to glow, and the heat radiated from the glowing bluff body 5 increases the flame re-ignition speed in the region of the flame root due to the position of the bluff body 5, so that a stable flame is maintained in the combustion chamber 2. Even if exhaust gas with a low oxygen content and / or high exhaust gas quantities or the exhaust gas with a high flow velocity occurs via the inlet 10, the inventive design effectively prevents the flame in the combustion chamber 2 from being broken off and thereby the flame from extinguishing.
  • a type of pilot flame can thus be reliably generated in the first zone 2a of the combustion chamber 2 by the support of the bluff body 5, so that even under extremely unfavorable conditions, the flame-retardant gas mixture in the second zone 2b of the combustion chamber 2 for Burn can be brought.
  • a stable flame is maintained in the combustion chamber 2 with the aid of the bluff body 5, even under unfavorable burning conditions in the second zone 2b of the combustion chamber 2.
  • the burner 1 according to FIG. 3 has a perforated disk 14 as the baffle 5a, which is in one on the wall 8 of the combustion chamber 2 Distance from the fuel injector 3 is attached.
  • the perforated disk 14 has approximately in the axial extension of the mouth opening 4 of the fuel injection nozzle 3 at least one central opening 15 through which fuel can pass from the fuel injection nozzle 3 into the second zone 2b of the combustion chamber 2.
  • the other part of the fuel emitted by the fuel injection nozzle 3 strikes the disk-shaped part of the perforated disk 14, so that the bluff body 5a in the form of the perforated disk 14 has the essentially same effects as the bluff body 5 in the form of the baffle disk 6 according to FIG. 1 and 2 leads.
  • a bluff body 5b is provided which reduces the free passage cross section of the combustion chamber 2.
  • the bluff body 5b is designed in the form of a constriction of the combustion chamber 2.
  • This bluff body 5b in the form of a constriction 16 essentially achieves the same effects as previously in connection with the embodiment according to FIGS. 1 and 2.
  • the invention is not limited to the present example, but numerous changes and modifications are possible, which the person skilled in the art will make if necessary, without departing from the inventive concept.
  • combinations of the above-described embodiments of the bluff body 5, 5a, 5b can also be provided, or two or more bluff bodies 5, 5a, 5b can be arranged one behind the other, for example at a distance from one another, as seen in the flow direction.
  • the effect of the bluff body 5, 5a, 5b can also be achieved by a corresponding design of the inner wall 8 of the combustion chamber 2 and / or a corresponding arrangement of the fuel injection nozzle 3.
  • the fuel injector 3 is not coaxial in deviation from the examples shown the combustion chamber 2 is provided, but can for example be arranged offset or inclined.
  • the baffle plate 6 can also be replaced by a baffle cone 5 ′ or a spherical shell-shaped baffle body 5 ′′.
  • a baffle body 5 one with a spherical shape can also be selected Brenner 1 can be reached.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
  • Gas Burners (AREA)
  • Pre-Mixing And Non-Premixing Gas Burner (AREA)
  • Pressure-Spray And Ultrasonic-Wave- Spray Burners (AREA)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft einen mit Abgasen einer Brennkraftmaschine betriebenen Brenner gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • In der älteren Anmeldung derselben Anmelderin DE-A-3 728 712 ist ein derartiger Abgasbrenner beschrieben, bei dem ein Zünd-Hilfsbrenner vorgesehen ist, der mit Druckluft versorgbar ist. Gemäß einer anderen dort beschriebenen Ausbildungsform weist der Brenner eine Zusätzliche Lufteinblaseinrichtung in Höhe der Brennstoffdüse auf. Mit diesen Maßnahmen soll bei Regenerierung einer Abgasfilteranlage erreicht werden, daß die Regenerierung der Filteranlage unabhängig vom Sauerstoffanteil im Abgas vorgenommen werden kann. Hierbei wird im Bereich um die Zündeinrichtung ein äußerst zündwilliges Gemisch aufbereitet, um eine Zündung des Brenners auch dann bewirken zu können, wenn der Sauerstoffgehalt des Abgases gering ist. Dieser Sauerstoffgehalt des Abgases ist bekanntlich großen Schwankungen unterworfen, die insbesondere vom momentanen Betriebspunkt im Motorkennlinienfeld der Diesel-Brennkraftmaschine in Fahrzeugen abhängig sind. Dieser Restsauerstoffgehalt im Abgas kann zwischen etwa 20% und etwa 4% liegen.
  • Aus der US-A-4,571,938 ist ein Brenner zur Regeneration eines Partikelfilters im Abgasstrom einer Diesel-Brennkraftmaschine bekannt, bei dem Brennstoff in einer Zerstäuberdüse mittels Druckluft aus einer Primärluftleitung zerstäubt und in eine Vorbrennkammer eingeleitet wird. In dieser ist eine Zündeinrichtung angeordnet. Ferner mündet eine Zufuhrleitung für Sekundärluft ein. Die Verbrennung ist dort vor Vereinigung des Verbrennungsgasstromes mit dem Abgasstrom vollständig abgeschlossen. Das Verbrennungsgas wird lediglich zur Temperaturerhöhung mit dem Abgas gemischt.
  • Aus EP-B1-0218047 ist eine weitere Vorrichtung zum Regenerieren von Rußfiltern bekannt, bei der von einem Regenerationsbrenner erzeugte Heißgase durch eine Prallplatte in einem Vorraum des Rußfilters mit Abgas gemischt werden.
  • Beide vorstehenden Ausführungen erfordern zur Einstellung auf entsprechend den Motorbetriebszuständen wechselnden Bedingungen zusätzliche Regelorgane zur Regulierung des Brennluftverhältnisses.
  • In DE-OS 35 26 074 ist eine Einrichtung zur Entfernung von brennbaren Festkörperteilchen aus Abgasen von Brennkraftmaschinen beschrieben, bei der ein Zündbrenner vorgesehen ist, der über eine Überströmöffnung mit einer Brennkammer verbunden ist, wobei dem Zündbrenner Zusatzluft und Kraftstoff zugeführt werden. In die Brennkammer wird über ein erstes Tauchrohr ein mit den Festkörperteilchen angereicherter Abgasteilstrom eingeleitet, der nach Abbrand der Festkörperteilchen zusammen mit n die Brennkammer eingebrachter Zusatzluft zusammen mit den restlichen Verbrennungsprodukten über ein zweites Tauchrohr als gereinigtes Abgas wieder abgeführt wird. Bei dieser Einrichtung werden somit in der Brennkammer die brennbaren Festkörperteilchen des Abgases direkt zu Abgasreinigungszwecken verbrannt. Ein Hinweis auf die Anwendung dieser Einrichtung in Verbindung mit der Regenerierung von Rußfilteranlagen ist dort nicht beschrieben, sondern diese Einrichtung stellt eine Alternative zu der Verwendung von Partikel-Filteranlagen im Abgasbereich einer Diesel-Brennkraftmaschine beispielsweise dar.
  • Die Erfindung zielt darauf ab, einen Brenner für schwer-entzündbare Gasgemische der gattungsgemäßen Art bereitzustellen, der auch bei großem Sauerstoffmangel bzw. geringem O₂-Gehalt im Abgas zuverlässig gezündet und die Flamme im Brenner stabil gehalten werden kann.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.
  • Bei einem erfindungsgemäßen Brenner wird durch einen Staukörper die Brennkammer in ihrer Achsrichtung so unterteilt, daß sich im Bereich zwischen dem Staukörper und der Mündungsöffnung der Brennstoffeinspritzdüse eine mit Sauerstoff angereicherte Zone bildet, die energiereich ist und eine hohe Wärmestromdichte hat. In dieser Zone läßt sich eine stabile Pilotflamme erzeugen, mittels der dann das schwer-entzündbare Gasgemisch in der Brennkammer des Brenners gezündet werden kann. Bei der erfindungsgemäßen Auslegung trifft ein Teil des von der Brennstoffeinspritzdüse abgegebenen Brennstoffs direkt auf den Staukörper, der in einem solchen Bereich der Brennkammer liegt, daß dieser glühend wird.
  • Durch diese Temperaturanhebung bei glühendem Staukörper wird die Verbrennungswilligkeit des Gemisches auch Falle eines schwer-endzündbaren Gasgemisches erhöht. Ein Flammabriß bzw. ein Verlöschen der Flamme in der Brennkammer wird selbst dann vermieden, wenn die in die Brennkammer eingespeisten Abgase einen niedrigen Sauerstoffgehalt haben und/oder hohe Abgasmengen mit hohen Strömungsgeschwindigkeiten in die Brennkammer eintreten. Somit gewährleistet der Staukörper beim erfindungsgemäßen Brenner zugleich, daß die Flamme in der Brennkammer unabhängig von den Mengen und des Sauerstoffgehalts des Abgases stabil aufrechterhalten wird. Der Staukörper bewirkt ferner, daß stromabwärts desselben eine Verwirbelung erzeugt wird, wodurch die Vermischung der Gase in der Brennkammer stromab des Staukörpers mit dem Brennstoff intensiviert wird. Hierdurch werden günstigere Brennbedingungen in der Brennkammer insgesamt gesehen erreicht.
  • Da gemäß der Erfindung nur ein Teil des aus der Brennstoffdüse austretenden Brennstoffs auf den Staukörper trifft, während der Rest an diesem vorbeigeht, ist auch im Bereich der Brennkammer stromabwärts von dem Staukörper Brennstoff vorhanden, der sich mit den dort befindlichen Gasen zu einem brennbaren Gasgemisch vermischen kann, so daß die in der Zone zwischen der Brennstoffdüse und dem Staukörper erzeugte Pilotflamme leicht in den stromabwärts des Staukörpers liegenden Bereich zur Verbrennung des dort vorhandenen Gasgemisches übertreten kann.
  • Vorzugsweise ist der Staukörper als Stauscheibe ausgebildet und zweckmäßigerweise koaxial zur Achse der Brennstoffdüse derart angeordnet, daß ein Ringraum zwischen der Wand der Brennkammer und der Außenseite der Stauscheibe vorhanden ist, durch den von der Brennstoffdüse abgegebener Brennstoff zu dem stromabwärts der Stauscheibe liegenden Bereich der Brennkammer gelangen kann.
  • Gemäß einer alternativen Auslegungsform kann der Staukörper von einer Lochscheibe gebildet werden, die eine Mittelöffnung hat und die an der Wand der Brennkammer angebracht ist. In diesem Fall tritt der Brennstoff aus der Brennstoffeinspritzdüse durch die Mittelöffnung der Lochscheibe in den von der Lochscheibe stromabwärtig liegenden Bereich der Brennkammer des Brenners ein.
  • Gemäß einer Ausführungsvariante nach der Erfindung kann der Staukörper auch von einem im Durchmesser reduzierten Bereich der Brennkammer, wie z.B. einer Einschnürung gebildet werden, so daß man in der Brennkammer keine zusätzlichen Bauteile, wie eine Stauscheibe oder eine Lochscheibe vorzusehen braucht.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausbildungsform nach der Erfindung wird das Abgas in die Brennkammer an einer Stelle eingeleitet, die in der Nähe des von der Brennstoffeinspritzdüse abgewandten Endes der Brennkammer liegt. Hierdurch wird erreicht, daß das von der Brennkraftmaschine kommende Abgas nicht direkt in den Bereich zwischen der Brennstoffeinspritzdüse und dem Staukörper gelangt, um die Aufbereitung eines äußerst zündwilligen Gasgemisches in diesem Bereich nicht nachteilig durch die Abgase der Brennkraftmaschine zu beeinflussen.
  • In überraschender Weise hat sich gezeigt, daß sich eine deutlich verbesserte Funktion des Brenners erzielen läßt, wenn der Staukörper beispielsweise als Kegel, Kugel oder Kugelschale ausgelegt wird, die einem Kegel angenähert ist.
  • Die Erfindung wird nachstehend an Beispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt:
    • Fig. 1
    eine schematische Schnittansicht eines Brenners mit einem Staukörper,
    Fig. 2
    eine Draufsicht des Brenners nach Fig. 1 in der Schnittebene II-II in Fig. 1,
    Fig. 3
    eine schematische Ansicht einer Ausführungsvariante eines Brenners mit einer abgewandelten Ausführungsform eines Staukörpers, und
    Fig. 4
    eine weitere Ausführungsvariante eines Brenners mit einer weiteren Ausführungsvariante eines Staukörpers.
  • In den Figuren der Zeichnung sind gleiche oder ähnliche Teile mit denselben Bezugszeichen versehen.
  • In Fig. 1 ist ein Brenner insgesamt mit 1 bezeichnet. Der Brenner 1 weist eine Brennkammer 2 auf, an deren einem Ende eine Brennstoffeinspritzdüse 3 zur Brennstoffzufuhr vorgesehen ist. Mit einem Pfeil ist an dem von der Brennstoffeinspritzdüse 3 gegenüberliegenden Ende der Brennkammer 2 der aus der Brennkammer 2 austretende heiße Verbrennungsgasstrom angedeutet, der einer nicht näher dargestellten Partikelfilter-Anlage im Abgastrakt einer Diesel-Brennkraftmaschine zugeleitet wird, so daß der oder die Partikelfilter regeneriert werden können, wobei mit den heißen Verbrennungsgasen aus der Brennkammer 2 der Abbrand der Rußpartikel im Rußfilter eingeleitet werden kann. Der von der Mündungsöffnung 4 der Brennstoffeinspritzdüse 3 abgegebene Düsenstrahl ist in gebrochenen Linien eingetragen. In Richtung dieses Düsenstrahls gesehen ist im Abstand von der Mündungsöffnung 4 der Brennstoffeinspritzdüse 3 ein insgesamt mit 5 bezeichneter Staukörper angeordnet, der bei der Ausbildungsform nach den Fig. 1 und 2 von einer Stauscheibe 6 gebildet wird, die entsprechend Fig. 2 über Stege 7 an der Wand 8 der Brennkammer 2 angebracht ist. Über die schematisch mit 9 angedeutete Öffnung tritt vorzugsweise sauerstoffreiche Luft, wie z.B. Frischluft oder Zusatzluft, in die Brennkammer 2 ein. Am von der Brennstoffeinspritzdüse 3 abgewandt liegenden Ende der Brennkammer 2 ist ein Einlaß 10 dargestellt, über den von der Brennkraftmaschine kommende Abgase in die Brennkammer 2 eingeleitet werden. Ferner ist schematisch, in den Figuren mit dem Bezugszeichen 11 versehen, eine Zündeinrichtung dargestellt.
  • Der Staukörper 5 unterteilt die Brennkammer 2 in eine zwischen der Brennstoffeinspritzdüse 3 und dem Staukörper 5 liegende erste Zone 2a und eine stromabwärts von dem Staukörper 5 liegende zweite Zone 2b.
  • Nachstehend wird die Arbeitsweise des vorstehend erläuterten Brenners 1 näher beschrieben. Bei dem Brenner 1 wird in der ersten Zone 2a um die Brennstoffeinspritzdüse 3 unter Zuleitung von Zusatzluft der die Öffnung 9 ein äußerst zündwilliges Gemisch aus Brennstoff und Brennluft aufbereitet, wobei ein Teil des von der Brennstoffeinspritzdüse 3 abgegebenen Brennstoffs auf den Staukörper 5 trifft. Mit Hilfe der Zündeinrichtung 11 wird dieses so aufbereitete Gemisch in der ersten Zone 2a der Brennkammer 2 gezündet und es bildet sich in dieser ersten Zone 2a eine Pilotflamme aus. Durch diese Pilotflamme wärmt sich der Staukörper 5, der nach den Fig.1 und 2 als Stauscheibe 6 ausgelegt ist, auf und hierdurch wird die Brennstoffverdampfung des auf den Staukörper 5 auftreffenden Brennstoffteils des Brennstoffstrahls, der von der Brennstoffeinspritzdüse 3 kommt, intensiviert, indem durch die durch die Aufwärmung des Staukörpers 5 bewirkte Temperaturanhebung die Umgebungstemperatur in der Brennkammer 2 erhöht wird. Der so gebildete Brennstoffdampf wird von dem Teil des Brennstoffs mitgerissen, der an dem Staukörper 5 vorbei in die Brennkammer gelangt, so daß dann mit Hilfe der Pilotflamme in der ersten Zone 2a das Gasgemisch in der zweiten Zone 2b der Brennkammer mit Hilfe der hierbei freigesetzten Energie zuverlässig zum Brennen gebracht werden kann. Dieses Gasgemisch in der zweiten Zone 2b der Brennkammer 2 enthält als Hauptbrennstoff die über den Einlaß 10 eingeleiteten Abgase der Brennkraftmaschine, deren Sauerstoffgehalt und deren Menge sowie Strömungsgeschwindigkeit sich in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine stark ändern können. Der Staukörper 5 unterstützt zugleich die Durchmischung von Brennstoff und Gas in der Zone 2b der Brennkammer 2, da durch den Staukörper 5 eine Verwirbelung des Gasgemisches erzeugt wird.
  • Im Brennbetrieb des Brenners 1 kommt der Staukörper 5 zum Glühen, und durch die hierbei abgestrahlte Wärme des glühenden Staukörpers 5 wird die Flammrückzündgeschwindigkeit im Bereich der Flammwurzel aufgrund der Lage des Staukörpers 5 erhöht, so daß in der Brennkammer 2 eine stabile Flamme aufrechterhalten wird. Selbst wenn über den Einlaß 10 Abgas mit niedrigem Sauerstoffgehalt und/oder hohe Abgasmengen bzw. das Abgas mit hoher Strömungsgeschwindigkeit eintritt, wird dank der erfindungsgemäßen Auslegung wirksam ein Abriß der Flamme in der Brennkammer 2 und hierdurch ein Verlöschen der Flamme vermieden. Beim erfindungsgemäßen Brenner kann somit beim Einleiten des Brennbetriebes zuverlässig eine Art Pilotflamme in der ersten Zone 2a der Brennkammer 2 durch die Unterstützung des Staukörpers 5 erzeugt werden, so daß auch unter äußerst ungünstigen Bedingungen das schwer entzündbare Gasgemisch in der zweiten Zone 2b der Brennkammer 2 zum Brennen gebracht werden kann. Im Brennbetrieb des Brenners 1 wird mit Hilfe des Staukörpers 5 eine stabile Flamme in der Brennkammer 2 selbst bei ungünstigen Brennbedingungen in der zweiten Zone 2b der Brennkammer 2 aufrechterhalten.
  • Die nachstehend erläuterten Ausführungsvarianten des Brenners 1 stimmen hinsichtlich der Wirkungs- und Funktionsweise über-  ein, so daß nachstehend lediglich die konstruktiven Unterschiede zu der anhand den Fig. 1 und 2 erläuterten Ausführungsform des Brenners 1 näher beschrieben werden.
  • Der Brenner 1 nach Fig. 3 weist als Staukörper 5a eine Lochscheibe 14 auf, die an der Wand 8 der Brennkammer 2 in einem Abstand von der Brennstoffeinspritzdüse 3 angebracht ist. Die Lochscheibe 14 hat etwa in axialer Verlängerung der Mündungsöffnung 4 der Brennstoffeinspritzdüse 3 wenigstens eine Mittelöffnung 15, durch die Brennstoff von der Brennstoffeinspritzdüse 3 in die zweite Zone 2b der Brennkammer 2 gelangen kann. Der andere Teil des von der Brennstoffeinspritzdüse 3 abgegebenen Brennstoffes trifft auf den scheibenförmigen Teil der Lochscheibe 14 auf, so daß der Staukörper 5a in Form der Lochscheibe 14 zu den im wesentlichen gleichen Effekten wie der Staukörper 5 in Form der Stauscheibe 6 nach den Fig. 1 und 2 führt.
  • Beim Brenner 1 nach Fig. 4 ist ein Staukörper 5b vorgesehen, der den freien Durchtrittsquerschnitt der Brennkammer 2 reduziert. Wie in Fig. 4 dargestellt ist, ist der Staukörper 5b in Form einer Einschnürung der Brennkammer 2 ausgebildet. Mit diesem Staukörper 5b in Form einer Einschnürung 16 werden im wesentlichen dieselben Effekte wie vorangehend im Zusammenhang mit der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2 erzielt.
  • Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf das vorliegende Beispiel beschränkt, sondern es sind zahlreiche Abänderungen und Modifikationen möglich, die der Fachmann im Bedarfsfall treffen wird, ohne den Erfindungsgedanken zu verlassen. Insbesondere können auch Kombinationen der vorangehend erläuterten Ausbildungsformen des Staukörpers 5, 5a, 5b vorgesehen werden, oder des können beispielsweise in Abständen voneinander entfernt auch zwei oder mehrere Staukörper 5, 5a, 5b in Strömungsrichtung gesehen hintereinander angeordnet werden. Selbstverständlich kann die Wirkung des Staukörpers 5, 5a, 5b auch durch eine entsprechende Ausbildung der Innenwand 8 des Brennkammer 2 und/oder eine entsprechende Anordnung der Brennstoffeinspritzdüse 3 erzielt werden. Ferner ist es möglich, daß die Brennstoffeinspritzdüse 3 auch in Abweichung von den dargestellten Beispielen nicht koaxial in der Brennkammer 2 vorgesehen ist, sondern beispielsweise achsversetzt oder geneigt angeordnet sein kann.
  • Wie in Fig. 1 in gebrochenen Linien eingetragen ist, kann die Stauscheibe 6 ach ein Staukegel 5' oder einen kugelschalenförmigen Staukörper 5" ersetzt werden. Als Staukörper 5 kann auch ein solcher mit Kugelgestalt gewählt werden. Hierdurch kann bei fertigungstechnischer Vereinfachung ein effizienterer Betrieb des Brenners 1 erreicht werden.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Brenner insgesamt
    2
    Brennkammer
    2a
    erste Zone
    2b
    zweite Zone
    3
    Brennstoffeinspritzdüse
    4
    Mündungsöffnung von Brennstoffeinspritzdüse 3
    5
    Staukörper
    5a
    Staukörper in Fig. 3
    5b
    Staukörper in Fig. 4
    6
    Stauscheibe
    7
    Stege
    8
    Wand von Brennkammer 2
    9
    Öffnung für Brennluft
    10
    Einlaß für Abgase
    11
    Zündeinrichtung
    14
    Lochscheibe in Fig. 3
    15
    Mittelöffnung derselben
    16
    Einschnürung in Fig. 4
    5'
    Staukegel
    5"
    Kugelschale

Claims (9)

  1. Mit Abgasen einer Brennkraftmaschine betriebener Brenner mit einer Brennkammer (2), einer Zündeinrichtung (11) und einer Brennstoffeinspritzdüse (3), einem in Düsenstrahlrichtung der Brennstoffeinspritzdüse (3) im Abstand von der Mündungsöffnung (4) derselben in etwa senkrecht zur Mittelachse der Brennstoffeinspritzdüse (3) sich erstreckenden Staukörper (5, 5a, 5b, 5', 5"), der die Brennkammer (2) in Achsrichtung in eine erste Zone (2a) zwischen dem Staukörper (5, 5a, 5b, 5', 5") und der Mündungsöffnung (4) der Brennstoffeinspritzdüse (3) und eine zweite stromabwärts von dem Staukörper (5, 5a, 5b, 5', 5") liegende Zone (2b) unterteilt, mit wenigstens einer im Bereich der ersten Zone (2a) einmündenden Öffnung (9) zur Zufuhr von Luft und einem im Bereich der zweiten Zone (2b) einmündenden Einlaß (10) für Abgas der Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des von der Brennstoffeinspritzdüse (3) abgegebenen Brennstoffs zur Bildung einer Pilotflamme direkt auf den Staukörper (5, 5a, 5b, 5', 5") auftrifft, während der Rest mit dem Abgas in die zweite Zone (2b) zur Bildung eines zünd- und brennbaren Gemisches gelangt.
  2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Staukörper (5) als Stauscheibe (6) ausgebildet ist.
  3. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Staukörper (5a) von einem mit wenigstens einer Mittelöffnung (15) versehenen Lochscheibe (14) gebildet wird, die an der Wand (8) der Brennkammer (2) angebracht ist.
  4. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Staukörper (5b) von einem im Durchmesser reduzierten Bereich der Brennkammer (2) gebildet wird.
  5. Brenner nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der im Durchmesserreduzierte Bereich eine Einschnürung (16) der Brennkammer (2) ist.
  6. Brenner nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgas im Bereich (2b) des von der Brennstoffeinspritzdüse (3) abgewandten Endes der Brennkammer (2) in diese eintritt.
  7. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Staukörper als Staukegel (5') ausgebildet ist.
  8. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Staukörper (5, 5', 5") eine in Strahlrichtung sphärisch gekrümmte Fläche aufweist.
  9. Brenner nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Staukörper als Kugelschale (5") ausgebildet ist.
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Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5771683A (en) * 1995-08-30 1998-06-30 Southwest Research Institute Active porous medium aftertreatment control system
DE19806265C5 (de) * 1998-02-16 2004-07-22 Siemens Ag Dosiersystem
JP3840064B2 (ja) * 2001-05-08 2006-11-01 リンナイ株式会社 燃焼室の短絡空気防止構造
DE10131803A1 (de) * 2001-06-30 2003-05-28 Bosch Gmbh Robert Mischeinrichtung für eine Abgasreinigungsanlage
US6449947B1 (en) * 2001-10-17 2002-09-17 Fleetguard, Inc. Low pressure injection and turbulent mixing in selective catalytic reduction system
US20040083733A1 (en) * 2002-11-05 2004-05-06 Ingram Joe Britt Fuel splashplate for microturbine combustor
DE10326299B3 (de) * 2003-06-11 2004-11-25 Webasto Thermosysteme International Gmbh Brenner für ein Heizgerät mit einem Einschnürring
US20060283181A1 (en) * 2005-06-15 2006-12-21 Arvin Technologies, Inc. Swirl-stabilized burner for thermal management of exhaust system and associated method
DE102004004738A1 (de) * 2004-01-30 2005-08-18 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Nachbehandlung eines Abgases einer Verbrennungsmaschine
US7021047B2 (en) * 2004-07-23 2006-04-04 General Motors Corporation Diesel exhaust aftertreatment device regeneration system
DE102004048336A1 (de) * 2004-10-01 2006-04-13 J. Eberspächer GmbH & Co. KG Abgasanlage für eine Brennkraftmaschine
JP3938187B2 (ja) * 2005-05-17 2007-06-27 いすゞ自動車株式会社 排気ガス浄化方法及び排気ガス浄化システム
US7571602B2 (en) * 2005-05-19 2009-08-11 Gm Global Technology Operations, Inc. Exhaust aftertreatment system and method of use for lean burn internal combustion engines
US7481048B2 (en) * 2005-06-30 2009-01-27 Caterpillar Inc. Regeneration assembly
US7377102B2 (en) * 2005-08-11 2008-05-27 Cleanair Systems Device and method for heating exhaust gas
US20070158466A1 (en) * 2005-12-29 2007-07-12 Harmon Michael P Nozzle assembly
DE102006004068A1 (de) * 2006-01-28 2007-08-09 Fisia Babcock Environment Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Vermischen eines Fluids mit einem großen Gasmengenstrom
US20070228191A1 (en) * 2006-03-31 2007-10-04 Caterpillar Inc. Cooled nozzle assembly for urea/water injection
US20070235556A1 (en) * 2006-03-31 2007-10-11 Harmon Michael P Nozzle assembly
JP4706631B2 (ja) * 2006-12-20 2011-06-22 株式会社デンソー 排気浄化装置
US8915064B2 (en) * 2007-05-15 2014-12-23 Donaldson Company, Inc. Exhaust gas flow device
DE102008026477A1 (de) 2008-06-03 2009-12-10 Deutz Ag Abgasnachbehandlungssystem für eine selbstzündende Brennkraftmaschine
JP5402474B2 (ja) * 2009-09-30 2014-01-29 株式会社Ｉｈｉ バーナ装置
US8539761B2 (en) 2010-01-12 2013-09-24 Donaldson Company, Inc. Flow device for exhaust treatment system
EP2557284B1 (de) 2010-04-08 2016-07-27 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Abgasreinigungssystem für einen verbrennungsmotor
US9347355B2 (en) * 2011-09-08 2016-05-24 Tenneco Automotive Operating Company Inc. In-line flow diverter
DE102011084950A1 (de) * 2011-10-21 2013-04-25 Dieter Kutzner Pilotbrenner

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0218047A1 (de) * 1985-09-13 1987-04-15 MAN Technologie Aktiengesellschaft Vorrichtung zum Regenerieren von Russfiltern
EP0306743A2 (de) * 1987-09-05 1989-03-15 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Russfilterverfahren und Russfiltervorrichtung für einen Dieselmotor

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1033119A (fr) * 1950-02-28 1953-07-08 Bataafsche Petroleum Procédé et dispositif de pulvérisation des liquides
US3385527A (en) * 1965-12-15 1968-05-28 Montrose K. Drewry Oil burner head
DE2027024C3 (de) * 1970-06-02 1975-01-02 Calvi Trust Reg., Vaduz Zerstäuberdüse für Gemischerzeugungsvorrichtungen zur Speisung gemischverdichtender Brennkraftmaschinen
US3850581A (en) * 1971-09-16 1974-11-26 R Hills Smoke consumer
DE2346099A1 (de) * 1973-09-13 1975-03-27 Bosch Gmbh Robert Kraftstoffeinspritzanlage
DE3219948A1 (de) * 1982-05-27 1983-12-01 Bayerische Motoren Werke AG, 8000 München Brenner fuer einen russfilter von brennkraftmaschinen
JPS5925024A (ja) * 1982-08-02 1984-02-08 Hitachi Ltd デイ−ゼルエンジンの排気浄化装置
JPS5929718A (ja) * 1982-08-12 1984-02-17 Mitsubishi Motors Corp パテイキユレ−トフイルタの再生用バ−ナ
JPS5939915A (ja) * 1982-08-27 1984-03-05 Mazda Motor Corp ディ−ゼルエンジンの排気ガス浄化装置
JPS5988209U (ja) * 1982-12-04 1984-06-14 マツダ株式会社 デイ−ゼルエンジンの排気ガス浄化装置
US4651524A (en) * 1984-12-24 1987-03-24 Arvin Industries, Inc. Exhaust processor
DE3526074A1 (de) * 1985-07-20 1987-01-22 Bosch Gmbh Robert Einrichtung zur entfernung von brennbaren festkoerperteilchen aus abgasen von brennkraftmaschinen

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0218047A1 (de) * 1985-09-13 1987-04-15 MAN Technologie Aktiengesellschaft Vorrichtung zum Regenerieren von Russfiltern
EP0306743A2 (de) * 1987-09-05 1989-03-15 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Russfilterverfahren und Russfiltervorrichtung für einen Dieselmotor

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Publication number Publication date
JPH02146408A (ja) 1990-06-05
DE3869391D1 (de) 1992-04-23
US4955183A (en) 1990-09-11
DE3828256A1 (de) 1989-09-21
EP0331795A1 (de) 1989-09-13

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