DE112008001111T5 - Regeneration device having an air assisted fuel nozzle - Google Patents
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Abstract
Eine Regenerationsvorrichtung (50), welche aufweist:
ein Gehäuse (52), welches einen Treibstoffdurchlass (71) und einen ersten Luftdurchlass (68) besitzt;
einen Injektor (54), welcher in dem Gehäuse in strömungsmitteltechnischer Verbindung mit dem Treibstoffdurchlass und dem ersten Luftdurchlass stehend angebracht und gestaltet ist, um Treibstoff mit Luft zu mischen; und
einen Verbrennungsbehälter (56), der dergestalt angeschlossen ist, dass er eine Treibstoff/Luft-Mischung von dem Injektor empfangen kann.A regeneration device (50), comprising:
a housing (52) having a fuel passage (71) and a first air passage (68);
an injector (54) disposed in the housing in fluid communication with the fuel passage and the first air passage and configured to mix fuel with air; and
a combustion canister (56) connected to receive a fuel / air mixture from the injector.
Description
Technischer BereichTechnical part
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Regenerationsvorrichtung und genauer auf eine Regenerationsvorrichtung, die eine luftunterstützte Treibstoffdüse aufweist.The The present invention relates to a regeneration device and more particularly to a regeneration device including an air assisted fuel nozzle having.
Stand der TechnikState of the art
Motoren, einschließlich Dieselmotoren, Benzinmotoren, Motoren, die mit gasförmigen Treibstoffen angetrieben werden, und andere, gemäß Stand der Technik bekannte Motoren stoßen eine komplexe Mischung aus luftverschmutzenden Stoffen aus. Diese luftverschmutzenden Stoffe umfassen Feststoffe, die als Schweb- bzw. Feinstaub oder Ruß bekannt sind. Aufgrund verstärkter Rücksichtnahme auf die Umwelt sind die Standards bezüglich der Abgasemissionen strenger geworden, und die Menge an Feinstaub, die von einem Motor ausgestoßen wird, wird in Abhängigkeit von der Art des Motors, der Größe des Motors und/oder der Motorklasse vorgeschrieben.Engines, including diesel engines, petrol engines, engines that powered by gaseous fuels, and others, Engines known in the art encounter a complex mixture of air polluting substances. These Air pollutants include solids that are considered to be suspended or fine dust or soot are known. Due to reinforced Respect for the environment are the standards regarding the exhaust emissions become more stringent, and the amount of particulate matter, which is ejected by an engine becomes dependent on the type of engine, the size of the engine and / or the engine class prescribed.
Ein Verfahren, das von Motorenherstellern eingesetzt wurde, um den Regulierungen bezüglich des in die Umwelt ausgestoßenen Feinstaubs nachzukommen, war die Entfernung des Feinstaubs aus dem Abgasstrom eines Motors mit Hilfe einer Vorrichtung, die als „Partikel-Falle” bezeichnet wurde. Eine „Partikel-Falle” ist ein Filter, der gestaltet wurde, um Feinstaub einzufangen, und besteht typischerweise aus einem Drahtgewebe oder einem keramischen Wabenmedium. Die Verwendung der Parikelfalle über längere Zeiträume hinweg kann jedoch dazu führen, dass sich der Feinstaub in dem Medium ansammelt, und somit die Funktionalität und daraus folgend die Leistung des Motors verringert.One Procedure that was used by engine manufacturers to regulate concerning the particulate matter emitted into the environment was to remove the particulate matter from the exhaust stream of an engine by means of a device called a "particle trap" has been. A "particle trap" is a filter that designed to capture particulate matter, and typically consists of a wire mesh or a ceramic honeycomb medium. The usage the particle trap over longer periods of time However, this can cause the fine dust accumulates in the medium, and thus the functionality and Consequently, the power of the engine is reduced.
Der gesammelte Feinstaub kann von dem Filter durch einen Regeneration genannten Prozess entfernt werden. Um die Regeneration des Filters anzustoßen, muss die Temperatur des innerhalb des Filters vorhandenen Feinstaubs bis zu einer Verbrennungsschwelle angehoben werden, bei der der Feinstaub abgebrannt wird. Ein Weg, die Temperatur des Feinstaubs zu erhö hen, ist es, einen als Katalysator wirkenden Stoff wie beispielsweise Dieselkraftstoff in den Abgasstrom des Motors zu injizieren und den injizierten Treibstoff zu entzünden.Of the collected particulate matter can be removed from the filter by a regeneration be removed. To the regeneration of the filter to trigger the temperature of the inside of the filter existing particulate matter up to a combustion threshold raised where the fine dust is burned off. One way, the temperature It is to increase one of the particulate matter, one acting as a catalyst Substance such as diesel fuel in the exhaust stream of Inject the engine and ignite the injected fuel.
Typischerweise wird der Kraftstoff während des Injizierens aus Gründen effizienter Verteilung und/oder Verbrennung zerstäubt. Der Treibstoff wird zerstäubt, indem unter hohem Druck stehender Treibstoff durch sehr kleine Einlassöffnungen in dem Injektor geleitet wird. Obwohl dieses Verfahren des Zerstäubens effektiv ist, ist es auch problematisch. Insbesondere führt die sehr geringe Größe der Einlassöffnungen selbst zu gelegentlichen Verkrustungen und Verstopfungen. Ein verkrusteter Injektor muss gereinigt werden, um die Verkrustungen zu beseitigen, und muss ersetzt werden, wenn die Verkrustungen durch die Reinigung nicht entfernt werden können. Zudem können die hohen Treibstoffdrücke, die für eine angemessene Zerstäubung notwendig sind, teuer in der Erzeugung und schwierig unterzubringen sein.typically, the fuel is ignited during injection for reasons efficient distribution and / or combustion atomized. The fuel is atomized by working under high pressure standing fuel through very small inlet openings is passed in the injector. Although this method of sputtering is effective, it is also problematic. In particular, leads the very small size of the inlet openings even to occasional encrustations and blockages. An encrusted Injector must be cleaned to remove incrustations, and must be replaced when the incrustations by cleaning can not be removed. In addition, the high fuel pressures that are appropriate for a reasonable Atomization are necessary, expensive in production and difficult to accommodate.
Ein
Versuch, das Verkrusten in einem Abgasbehandlungsinjektor zu minimieren,
während gleichzeitig das Zerstäuben verbessert
wird, wird in der
In einem in der '810er-Veröffentlichung offenbarten Ausführungsbeispiel kann der Treibstoffinjektor die Emissionssteuerungsvorrichtung in Strömungsrichtung oberhalb eines Katalysators positioniert sein, der in Strömungsrichtung oberhalb eines Dieselpartikelfilters positioniert ist. Wenn die Treibstoff/Luft-Mischung innerhalb des Katalysators verbrennt, befindet sich die Temperatur des Abgases, das den Katalysator verlässt und sich in Richtung des Dieselpartikelfilters bewegt, innerhalb eines Verbrennungstemperaturbereiches des in dem Filter eingefangenen Feinstaubs.In an embodiment disclosed in the '810 publication For example, the fuel injector may control the emission control device in FIG Flow direction positioned above a catalyst be that in the flow direction above a diesel particulate filter is positioned. If the fuel / air mixture within the Catalyst burns, is the temperature of the exhaust gas, the Leaves the catalyst and moves in the direction of the diesel particulate filter moves within a combustion temperature range of the in the Filter trapped particulate matter.
In einem anderen in der '810er-Veröffentlichung offenbarten Ausführungsbeispiel kann der Treibstoffinjektor die Treibstoff/Luft-Mischung direkt in den Dieselpartikelfilter injizieren, ohne einen durch eine Verbrennung hervorgerufenen Vorheizprozess innerhalb eines in Strömungsrichtung oberhalb gelegenen Katalysators aufzuweisen. In einem solchen Ausführungsbeispiel entzündet sich der Treibstoff mit einem als Katalysator wirkenden Stoff auf dem Dieselpartikelfilter, und verursacht dadurch die Oxidation des Feinstaubs auf dem Filter.In another disclosed in the '810 publication Embodiment, the fuel injector, the fuel / air mixture inject directly into the diesel particulate filter without one by one Combustion preheating process within a flow direction have upstream catalyst. In such an embodiment the fuel ignites with a catalyst acting material on the diesel particulate filter, and caused by the oxidation of fine dust on the filter.
Obwohl die Emissionssteuerungsvorrichtung der '810er-Veröffentlichung das Zerstäuben verbessern und die Wahrscheinlichkeit des Verkrustens verringern kann, kann sein Einsatz beschränkt sein. Insbesondere ist die Emissionssteuerungsvorrichtung nur ein Dosiersystem (d. h., es zündet die injizierte Treibstoff/Luft-Mischung nicht aktiv), das möglicherweise nur bei bestimmten Motorzuständen betrieben werden kann, wenn die Temperatur des Auspuffs bereits über einer vorbestimmten Schwelle ist. In Situationen, in denen die Auspufftemperaturen unterhalb der vorbestimmten Schwelle sind, kann die Emissionssteuerungsvorrichtung möglicherweise nicht in der Lage sein, die Partikelfalle zu regenerieren.Although the emissions control device of the '810 publication may improve sputtering and reduce the likelihood of itching, its use may be limited. In particular, the emissions control device is only one dosing system (ie, it does not ignite the injected fuel / air mixture), which is more likely way, only at certain engine conditions can be operated when the temperature of the exhaust is already above a predetermined threshold. In situations where the muffler temperatures are below the predetermined threshold, the emissions control device may not be able to regenerate the particulate trap.
Zusätzlich können die Bauteil- und Wartungskosten der Vorrichtung erheblich sein, weil die Emissionssteuerungsvorrichtung der '810er-Veröffentlichung auf einem als Katalysator wirkenden Stoff zur Zündung und Verbrennung der injizierten Treibstoff/Luft-Mischung beruht. Insbesondere kann die zusätzliche Katalysatorkomponente die anfänglichen Kosten der Vorrichtung steigern, während Service und/oder Ersatz der Katalysatorkomponente die Wartungskosten steigern können. Weiterhin ist es möglich, dass die Verbrennung der injizierten Treibstoff/Luft-Mischung unzuverlässig wird, wenn der als Katalysator wirkende Stoff altert und/oder verbraucht wird.additionally can reduce the component and maintenance costs of the device be significant because the emission control device of the '810 publication on a substance acting as a catalyst for ignition and Combustion of the injected fuel / air mixture is based. Especially The additional catalyst component may be the initial cost Increase the device while service and / or replacement the catalyst component can increase maintenance costs. Furthermore, it is possible that the combustion of the injected Fuel / air mixture becomes unreliable when acting as a catalyst acting substance ages and / or is consumed.
Die Regenerationsvorrichtung der vorliegenden Erfindung löst eines oder mehrere der oben dargestellten Probleme.The Regeneration device of the present invention triggers one or more of the problems outlined above.
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung bezieht sich auf eine Regenerationsvorrichtung. Die Regenerationsvorrichtung kann ein Gehäuse umfassen, welches einen Treibstoffdurchlass und einen ersten Luftdurchlass aufweist. Die Regenerationsvorrichtung kann auch einen Injektor aufweisen, welcher in dem Gehäuse mit dem Treibstoffdurchlass und dem ersten Luftdurchlass in strömungsmitteltechnischer Verbindung stehend angebracht ist. Die Regenerationsvorrichtung kann weiterhin einen Verbrennungsbehälter aufweisen, der derart verbunden ist, dass er eine Treibstoff/Luft-Mischung von dem Injektor und der Verbrennungsluftzufuhr aufnimmt.One Aspect of the present disclosure relates to a regeneration device. The regeneration device may comprise a housing which a fuel passage and a first air passage. The regeneration device may also have an injector, which in the housing with the fuel passage and the first air passage in fluidic connection standing is attached. The regeneration device may continue having a combustion container connected in such a way is that he has a fuel / air mixture from the injector and absorbs the combustion air supply.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Regeneration einer Partikelfalle, die einen Abgasstrom aufnimmt. Das Verfahren kann das Mischen von Treibstoff mit Luft vor einem Injektionsereignis umfassen, sowie das Injizieren der Mischung von Treibstoff und Luft, um den Treibstoff während des Injektionsereignises zu zerstäuben. Das Verfahren kann weiterhin das Zünden des zerstäubten Kraftstoffs außerhalb des Abgasstroms umfassen, sowie das Einführen der gezündeten Treibstoff/Luft-Mischung in den Abgasstrom oberhalb der Partikelfalle.One Another aspect of the present invention relates to a Process for the regeneration of a particulate trap containing an exhaust gas stream receives. The process can be mixing fuel with air prior to an injection event, as well as injecting the Mixture of fuel and air to the fuel during to spray the injection event. The procedure can continue to ignite the atomized fuel outside the exhaust stream, as well as insertion the ignited fuel / air mixture in the exhaust stream above the particle trap.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Detaillierte BeschreibungDetailed description
Für
die Belange dieser Offenbarung wird die Antriebseinheit
Wie
ebenfalls in
Das
Treibstoffsystem
Die
Treibstoffpumpanordnung
Die
Niederdruckquelle
Das
Treibstoffsystem
Das
Luftunterstützungssystem
Das
Abgasnachbehandlungssystem
Die
Nachbehandlungsvorrichtung
Im
Laufe der Zeit kann sich der Feinstaub in der Nachbehandlungsvorrichtung
Die
Regenerationsvorrichtung
Es
ist vorgesehen, dass das Abgasnachbehandlungssystem
Die
mittige abgestufte Bohrung
Der
Injektor
Das
Gehäuse
Das
Gehäuse
Die
Verwirbelungsplatte
Der
sich nach unten erstreckende Flansch
Industrielle AnwendbarkeitIndustrial applicability
Die
Regenerationsvorrichtung der vorliegenden Offenbarung kann auf eine
Vielzahl von Abgasbehandlungsvorrichtungen angewendet werden, die ausgewählt
höhere Temperaturen für die Regeneration benötigen.
Beispielsweise kann die offenbarte Regenerationsvorrichtung die
Temperaturen in einer Nachbehandlungsvorrichtung einer Antriebseinheit durch
das Injizieren einer zerstäubten Mischung aus Treibstoff
und Luft, das Zünden der zerstäubten Mischung,
und das Leiten der gezündeten Mischung in Richtung der
Nachbehandlungsvorrichtung der Antriebseinheit erhöhen.
Durch Verwendung der Luftunterstützung zur Erzeugung der
zerstäubten Mischung aus Treibstoff und Luft kann die offenbarte
Regenerationsvorrichtung kleine, leicht verstopfende Injektoröffnungen
und die Hochdrucktreibstoffinjektion überflüssig
machen. Der Betrieb der Antriebseinheit
Mit
Bezug auf
Die
Nachbehandlungsvorrichtung
Zur
Vorbereitung der Regeneration der Nachbehandlungsvorrichtung
Gleichzeitig
kann Verbrennungsluft in die kreisförmige Bohrung
Um
die Regeneration einzuleiten, können der zerstäubte
Treibstoff aus dem Injektor
Weil die vorliegende offenbarte Regenerationsvorrichtung den Treibstoff durch das Mischen mit unter Druck stehender Luft vor dem Injizieren zerstäubt, kann auf die Injektion von Treibstoff unter hohem Druck verzichtet werden. Herkömmliche Verfahren zur Erzeugung zerstäubten Kraftstoffs, wie beispielsweise Hochdruckquellen und kleine Düsenöffnungen können unnötig sein. Die Verwendung größerer Düsenöffnungen in der hier offenbarten Regenerationsvorrichtung kann aufgrund ihrer geringeren Anfälligkeit für Ablagerungen vorteilhaft sein. Daher können die Öffnungen robuster sein und mit geringerer Wahrscheinlichkeit verstopfen oder verschmutzen. Zudem verringert die Möglichkeit den herkömmlichen Treibstoffdruck zu verwenden die Notwendigkeit teurer und komplexer Treibstoffsysteme, die eine Doppel-Treibstoffversorgung und komplizierte Algorithmen verwenden, um hohe Zerstäubungsdrücke zu erreichen. Dementsprechend werden Herstell-, Wartungs- und Austauschkosten des vorliegenden Systems verringert.Because the present regeneration device disclosed the fuel by mixing with pressurized air before injecting atomized, may be due to the injection of fuel high pressure can be dispensed with. Conventional procedures for Generation of atomized fuel, such as high pressure sources and small nozzle openings may be unnecessary be. The use of larger nozzle openings in the regeneration device disclosed herein, due to their lower susceptibility to deposits advantageous be. Therefore, the openings may be more robust and less likely to clog or pollute. In addition, the possibility reduces the conventional Fuel pressure to use the need more expensive and more complex Fuel systems that have a dual fuel supply and complicated Use algorithms to achieve high atomization pressures to reach. Accordingly, manufacturing, maintenance and replacement costs of the present system.
Zudem kann die vorliegende offenbarte Regenerationsvorrichtung, weil sie die injizierte Treibstoff/Luft-Mischung aktiv zündet, in jedem Motorzustand betätigt bzw. betrieben werden, einschließlich in Situationen, in denen die Auspufftemperaturen unterhalb einer Schwelle für die passive Regeneration liegen. Daher kann das System verlässlicher sein und kann fortwährende und erfolgreiche Regenerationsvorgänge auf effiziente Weise sicherstellen, und dies mit Bestand- bzw. Bauteilen, die eine verlängerte Lebensdauer aufweisen.In addition, because the presently disclosed regeneration device actively ignites the injected fuel / air mixture, it may be actuated in any engine condition, including in situations where the exhaust temperatures are below a passive regeneration threshold. Therefore, the system can be more reliable and can provide ongoing and successful regeneration ensure efficient operations, with components or components that have a longer service life.
Es
wird dem Fachmann offensichtlich sein, dass verschiedene Modifikationen
und Variationen der Regenerationsvorrichtung der vorliegenden Offenbarung
vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Offenbarung
abzuweichen. Andere Ausführungsbeispiele werden dem Fachmann
nach Betrachtung der Beschreibung und Ausführung der hierin
offenbarten Regenerationsvorrichtung offensichtlich sein. Beispielsweise
kann die offenbarte Regenerationsvorrichtung, obwohl die offenbarte
Regenerationsvorrichtung derart dargestellt wird, dass sie unter
Druck stehenden Treibstoff aus einem Treibstoffsystem bezieht, alternativ
unter Druck stehenden Treibstoff aus einer separaten dedizierten
Quelle beziehen, falls gewünscht. Weiterhin ist vorgesehen, dass
der Injektor
ZusammenfassungSummary
Eine
Regenerationsvorrichtung (
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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