DE4012411A1 - Mit abgas einer brennkraftmaschine betreibbarer brenner zur regenerierung einer partikelfiltereinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einem mit Abgas einer Brenn­ kraftmaschine betreibbaren Brenner zur Regenerierung einer Partikelfiltereinrichtung im Abgastrakt einer Brennkraftma­ schine.

In der eigenen älteren Patentanmeldung P 38 28 248.8 sind ein Verfahren zum Betreiben eines Brenners und ein Brenner hierfür angegeben. Der Brenner wird hierbei mit Restsauer­ stoff enthaltendem Abgas einer Brennkraftmaschine betrieben und erzeugt im Brennbetrieb heiße Verbrennungsgase, die zur Regenerierung einer nachgeschalteten Partikelfilterein­ richtung im Abgastrakt einer Brennkraftmaschine genutzt werden. Der Brenner umfaßt hierbei eine Vorbrennkammer und eine sich axial daran anschließende Nachbrennkammer, deren Durchmesser größer als jener der Vorbrennkammer ist. Mittels einer Abgaszufuhreinrichtung wird Abgas in die Vor- und Nach­ brennkammer eingeleitet. Bei dieser Ausbildungsform des Bren­ ners leitet die Abgaszufuhreinrichtung Abgas vom Abgastrakt der Brennkraftmaschine über gesonderte Leitungsabschnitte je­ weils der Vorbrennkammer und der Nachbrennkammer zu. Die Ab­ gaseintrittsstellen im Bereich der Vorbrennkammer und der Nach­ brennkammer liegen axial im Abstand voneinander, so daß das Ab­ gas in die Vorbrennkammer und die Nachbrennkammer asymmetrisch eingeleitet wird.

Bei Versuchen mit Brennern der vorstehend genannten Art hat sich ergeben, daß die Temperaturverteilung an der Eintritts­ fläche der Partikelfiltereinrichtung, auf die der vom Brenner erzeugte Brenngasstrom gerichtet wird, sehr ungleichmäßig ist, wobei sogar Temperaturunterschiede bis zu 500°C auftraten. Zur Einleitung der Regenerierung der Partikelfiltereinrichtung sind an derselben Temperaturen in der Größenordnung von 650°C bis 700°C erforderlich. Wenn über die Eintrittsfläche der Partikel­ filtereinrichtung gesehen eine ungleichmäßige Temperaturbeauf­ schlagung vorhanden ist, so kann die Partikelfiltereinrichtung partiell nicht regeneriert werden. In Abhängigkeit von der Bau­ art des Partikelfilters können hierdurch auch Wärmespannungen im Filtermaterial auftreten, die die Haltbarkeit der Partikel­ filtereinrichtung beeinträchtigen. Ferner hat sich gezeigt, daß die asymmetrische Einleitung des Abgases in die Vorbrennkammer und die Nachbrennkammer des Brenners auch zu Betriebsstörungen des Brenners führen kann, da insbesondere Beeinträchtigungen im Hinblick auf die Zündwilligkeit und das Regelansprechver­ halten des Brenners zu erwarten sind.

Die Erfindung zielt darauf ab, unter Überwindung der zuvor ge­ schilderten Schwierigkeiten einen mit Abgas einer Brennkraftma­ schine betreibbaren Brenner zur Regenerierung einer Partikel­ filtereinrichtung bereitzustellen, der im Brennbetrieb eine gleichmäßige Temperaturbeaufschlagung der Eintrittsfläche der Partikelfiltereinrichtung ermöglicht und ein stabileres Brennbetriebsverhalten aufgrund möglichst geringer Druckver­ luste hat.

Nach der Erfindung zeichnet sich hierzu ein mit Abgas einer Brennkraftmaschine betreibbarer Brenner zur Regenerierung ei­ ner Partikelfiltereinrichtung im Abgastrakt einer Brennkraft­ maschine, der eine Vorbrennkammer und eine sich axial daran anschließende Nachbrennkammer mit größerem Durchmesser als die Vorbrennkammer hat, und einer Abgaszufuhreinrichtung für die Vor- und Nachbrennkammer dadurch aus, daß die Abgaszufuhr­ einrichtung der Vorbrennkammer das Abgas in nach Menge und Richtung im wesentlichen gleiche Abgasteilströme symmetrisch um den Umfang wenigstens vor dem Eintritt in die Vorbrennkam­ mer aufteilt.

Da bei dem erfindungsgemäßen Brenner zur Regenerierung einer Partikelfiltereinrichtung nach Menge und Richtung gleichmäßig aufgeteilte Abgasteilströme gebildet werden, erreicht man in überraschender Weise, daß man an der Einströmfläche der Parti­ kelfiltereinrichtung im Regenerierbetrieb eine gleichmäßige Temperaturverteilung erhält, so daß sich die Partikelfilter­ einrichtung effizient reinigen und regenerieren läßt. Da durch diese Vergleichmäßigung der Temperaturverteilung auch keine Wärmespannungen bei der Partikelfiltereinrichtung im Gegensatz zu beträchtlichen Temperaturunterschieden auftreten, kann zu­ dem erreicht werden, daß die Partikelfiltereinrichtung langle­ biger ist. Durch die symmetrische Zuführung beim erfindungsge­ mäßen Brenner, wobei energiereiche Einzelstrahlen der Abgasteil­ ströme bei möglichst geringen Druckverlusten im Bereich der Ab­ gaszufuhreinrichtung erzeugt werden, ergibt sich ein äußerst günstiges Brennverhalten des Brenners, so daß dieser beispiels­ weise stabiler betreibbar ist und sich günstiger regeln läßt.

Vorzugsweise treten die aufgeteilten Abgasteilströme in einen die Vorbrennkammer umgebenden Zwischenraum ein und werden von demselben zur Vorbrennkammer zugeführt. In diesem Zwischen­ raum lassen sich eventuell bei der Aufteilung in Abgasteil­ ströme aufgetretene Druckunterschiede ausgleichen, um Druck­ differenzen und Druckverluste zu vermeiden.

Vorzugsweise wird den mittels der Abgaszufuhreinrichtung auf­ geteilten Abgasteilströmen beim Eintritt in den Zwischenraum eine tangentiale und eine radiale Geschwindigkeitskomponente erteilt, so daß man zur Begünstigung der Brennerfunktion eine Drallströmung, d. h. eine rotierende Strömung, erhält. Die Nei­ gung der Strömungsrichtung kann durch die Größe des Austritts­ querschnitts aus dem Zuströmgehäuse, wie Schlitze oder Bohrun­ gen, oder mittels Schaufeln so eingestellt werden, daß man kei­ ne zu starke Drallströmung erhält, welche die Brennerfunktion nachteilig beeinflussen würde und zu Druckverlusten führen würde.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des mit Abgas einer Brennkraftmaschine betreibbaren Brenners weist die Abgaszufuhr­ einrichtung ein Zuströmgehäuse auf, das wenigstens einen spi­ ralförmig in Abgaseinleitungsrichtung zur Vorbrennkammer ver­ laufenden Innenkanal begrenzt. Durch den spiralförmigen Ver­ lauf des Innenkanals und der durch dieses Spiralgehäuse er­ zeugten kontinuierlichen Volumenverkleinerung im Innenraum des Spiralgehäuses wird erreicht, daß die in den Zwischenraum ein­ tretenden Abgasteilströme sich zuverlässig in Umfangsrichtung in nahezu gleiche, energiereiche Abgasteilströme aufteilen las­ sen, die gleiche Mengen und Strömungsrichtungen haben.

Vorzugsweise hat die Außenwand des Innenkanals einen Krümmungs- radius mit einem Verlauf, der der Spiralgleichung

folgt. Hierdurch erhält man einen konstanten, statischen Druck bzw. eine konstante Geschwindigkeit über den Umfang der Außenwand des Innenkanals hinweg. Oder anders ausgedrückt bedeutet dies, daß längs des spiralförmig verlaufenden Innen­ kanals die Umfangs- und Radialgeschwindigkeitskomponenten in etwa konstant bleiben.

Vorzugsweise erfolgt die Einleitung der Abgasteilströme in den Zwischenraum über Zutrittsöffnungen an der Innenwand des In­ nenkanals, die gleichmäßig über den Umfang des Zwischenraums verteilt sind, so daß erreicht wird, daß den jeweiligen Ab­ gasteilströmen eine nennenswerte, radiale Geschwindigkeitskom­ ponente beim Eintritt über die Zutrittsöffnungen in den Zwi­ schenraum erteilt wird.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung nach der Erfindung geht über einen internen Bypaß auch ein Abgasteilstrom unmit­ telbar in die Nachbrennkammer. Bei einer solchen Auslegung ei­ nes Brenners benötigt man daher keine Zweigleitungen für die Einleitung des Abgases in die Nachbrennkammer, sondern es ist eine einzige und gemeinsame Abgaszufuhreinrichtung für beide Brennkammern des Brenners vorgesehen.

Vorzugsweise geht dieser interne Bypaß vom Zwischenraum axial zur Nachbrennkammer ab, über den dann Abgas in die Nachbrenn­ kammer im Bereich des Übergangs von Vorbrennkammer zu Nach­ brennkammer eingeleitet wird.

Als besonders zweckmäßig hat es sich erwiesen, daß das Zuström­ gehäuse bzw. Spiralgehäuse beim erfindungsgemäßen Brenner sich ausgehend von dem Übergang von der Vorbrennkammer zu der Nach­ brennkammer in Richtung der Vorbrennkammer im wesentlichen axial erstreckt. Hierbei ist das Spiralgehäuse beim erfindungs­ gemäßen Brenner derart angeordnet, daß auf platzsparende Wei­ se die Abgaszufuhr verwirklicht werden kann.

Um dem jeweiligen Abgasteilstrom eine radiale Geschwindigkeits­ komponente zu erteilen, wird der jeweilige Abgasteilstrom zweckmäßigerweise am Eintrittsbereich in den Zwischenraum um etwa 90° umgelenkt. Zweckmäßigerweise wird dies entweder durch eine entsprechende Anordnung der zum Zwischenraum führenden Eintrittsöffnung oder durch eine entsprechende Ausbildung des Innenkanals im spiralförmigen Zuströmgehäuse unmittelbar vor dem Übergang zu der Eintrittsöffnung erreicht.

Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Brenners kann das Zuströmgehäuse so gestaltet werden, daß in demselben meh­ rere, gesonderte, spiralförmige Innenkanäle für die gesonder­ te Zuleitung der Abgasteilströme ausgebildet sind. Bei einer solchen Auslegung wird somit der Abgasstrom an der Eintritts­ seite des Zuströmgehäuses bereits über den Querschnitt hinweg gesehen in mehrere Abgasteilströme aufgeteilt, wodurch sich gegenseitige Beeinflussungen der im Zuströmgehäuse gebildeten Abgasteilströme vermeiden lassen. Wenn man beispielsweise vier gleichmäßig über den Umfang des Zwischenraums verteilte Ein­ trittsstellen für die Abgasteilströme vorsieht, so sind in dem Zuströmgehäuse ebenfalls vier spiralförmig verlaufende In­ nenkanäle vorgesehen.

Ganz generell hat es sich bei einem mit Abgas einer Brennkraft­ maschine betreibbaren Brenner nach der Erfindung als zweckmä­ ßig erwiesen, an wenigstens vier über den Umfang des Zwischen­ raums symmetrisch verteilte Stellen die Abgasteilströme ein­ zuleiten. Selbst wenn daher nur ein einziger spiralförmig ver­ laufender Innenkanal im Zuströmgehäuse der Abgaszufuhreinrich­ tung vorgesehen ist, wird durch diese bevorzugte Anzahl von Eintrittsstellen des Abgases in den Zwischenraum eine gleich­ mäßige Verteilung bei der Zufuhr von dem Zwischenraum zur Vorbrennkammer und/oder Nachbrennkammer erzielt.

Um die Strömungsgeschwindigkeit der Abgase herabzusetzen, kann die Abgaszufuhreinrichtung einen Diffusor aufweisen, der in Abgaseinströmungsrichtung gesehen vor dem oder den spiralför­ mig verlaufenden Innenkanälen der Abgaszufuhreinrichtung an­ geordnet ist. Da bei dieser Auslegung die gezielte Aufteilung der Abgasteilströme bei durch den Diffusor herabgesetzten nie­ drigeren Strömungsgeschwindigkeiten erfolgt, läßt sich die nach der Erfindung wesentliche Vergleichmäßigung der Abgasteil­ ströme hinsichtlich der Menge und der Richtung zuverlässiger und effektiver erreichen.

An den Eintrittsstellen von dem Zuströmgehäuse zu dem Zwischen­ raum können Schaufeln vorgesehen sein, mittels denen den je­ weiligen Abgasteilströmen eine jeweils gewünschte Strömungs­ richtung gegeben wird.

Es ergeben sich insbesondere günstige Bedingungen im Hinblick auf das Betriebsverhalten des Brenners, wenn der Außenradius und der Innenradius des Zuströmgehäuses möglichst klein gewählt sind. Ferner erhält man hierdurch auch eine gedrängte Bauwei­ se des Zuströmgehäuses, so daß der Brenner insgesamt mit dem Zuströmgehäuse platzsparend gebaut und untergebracht werden kann.

Ferner sollte auch das Verhältnis von Außenradius zu Innenra­ dius des Zuströmgehäuses möglichst klein sein, um die Druck­ verluste am Zuströmgehäuse so gering wie möglich zu halten und Abgasteilstrahlen zu erhalten, die möglichst energiereich sind.

Die Erfindung wird nachstehend an Beispielen unter Bezug­ nahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt:

Fig. 1 eine Längsschnittansicht eines mit Abgas einer Brennkraftmaschine betreibbaren Brenners nach der Erfindung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Brenner nach Fig. 1,

Fig. 3 eine schematische Axialschnittansicht einer weiteren bevorzugten Ausbildungsform eines Brenners nach der Erfindung mit einem Diffu­ sor und Leitschaufeln zur Drallbeeinflussung,

Fig. 4 eine schematische Axialschnittansicht einer Ausführungsvariante eines Abgasbrenners nach der Erfindung, und

Fig. 5 eine Schnittansicht einer Ausführungsform einer Abgaszufuhreinrichtung bei dem erfin­ dungsgemäßen Brenner.

Anhand den Fig. 1 und 2 wird eine erste bevorzugte Ausfüh­ rungsform eines insgesamt mit 1 bezeichneten Brenners er­ läutert. Dieser Brenner 1 wird wie bei der eigenen älteren deutschen Patentanmeldung P 38 28 248.8 mit Abgas betrie­ ben, das von einer nicht gezeigten Brennkraftmaschine, ins­ besondere einer Diesel-Brennkraftmaschine kommt. Der Brenner 1 erzeugt im Brennbetrieb heiße Verbrennungsgase, welche zu einer nicht näher gezeigten Partikelfiltereinrichtung im Abgastrakt der Brennkraftmaschine geleitet werden, um dort zur Regenerierung den Partikelabbrand an der Partikelfilter­ einrichtung zu unterstützen und einzuleiten. Der Brenner 1 hat eine Vorbrennkammer 2 und eine Nachbrennkammer 3, welche sich in axialer Verlängerung der Vorbrennkammer 2 an diese anschließt. Die Nachbrennkammer 3 schließt sich unmittelbar an die Vorbrennkammer 2 an und ist gegenüber der Vorbrenn­ kammer 2 im Durchmesser erweitert. Über eine Düse 4 wird ein Brennstoffstrahl oder ein Brennstoff-Hilfsluft-Gemisch in die Vorbrennkammer 2 eingebracht. Das von der Brennkraft­ maschine kommende Abgas wird über eine insgesamt mit 5 be­ zeichnete Abgaszufuhreinrichtung 5 eingeleitet, welche ein Zuströmgehäuse 6 hat. Dieses Zuströmgehäuse 6 ist spiral­ förmig, vorzugsweise in Form einer logarithmischen Spirale ausgebildet, wie dies aus Fig. 2 beispielsweise zu ersehen ist, so daß im Innenraum 7 des Zuströmgehäuses 6 eine konti­ nuierliche Volumenverkleinerung erfolgt. Hierdurch kann das in den Zwischenraum 8 über das Zuströmgehäuse 6 eingeleitete Abgas zuverlässig in nach Menge und Richtung im wesentlichen gleiche Abgasteilströme aufgeteilt werden, welche energie­ reich sind, bevor sie über Eintrittsöffnungen 9 in die Vor­ brennkammer 2 gelangen. Die zum Zwischenraum 8 führenden Zu­ trittsöffnungen sind mit 10 bezeichnet. In diesem Zwischen­ raum 8 lassen sich eventuell bei der Aufteilung in Abgasteil­ ströme aufgetretene Druckunterschiede ausgleichen, um Druck­ differenzen und Druckverluste zu vermeiden. Über die Zu­ trittsöffnungen 10 werden den aufgeteilten Abgasteilströmen tangentiale und radiale Geschwindigkeitskomponenten erteilt, so daß man zur Begünstigung der Brennerfunktion eine Drall­ strömung mit rotierender Strömung erhält. Durch die Wahl und Anordnung der Größe der Zutrittsöffnungen 10 kann die Nei­ gung der Strömungsrichtung dieser Abgasteilströme variiert werden. Über einen internen Bypaß 11, der in axialer Rich­ tung von dem Zwischenraum 8 abgeht, wird ein Teil des in den Zwischenraum 8 eingeleiteten Abgases direkt zur Nachbrenn­ kammer 3 geleitet. Bei dieser Ausführungsform ist somit nur eine Abgaszufuhreinrichtung 5 vorgesehen, die sowohl für die Abgaszufuhr zur Nachbrennkammer 3 als auch für die Abgas­ zufuhr zur Vorbrennkammer 2 bestimmt ist. Daher können Zweig­ leitungen u. dgl. entfallen.

In Fig. 3 ist eine Ausführungsvariante eines Brenners ins­ gesamt mit 1′ bezeichnet. Gleiche oder ähnliche Teile wie bei der voranstehend beschriebenen Ausführungsform sind mit den­ selben Bezugszeichen versehen und werden daher nicht nochmals näher erläutert. Bei dem Brenner 1′ umfaßt die Abgaszufuhr­ einrichtung 5′ einen Diffusor 12, welcher in Abgaseinströ­ mungsrichtung gesehen vor dem Zuströmgehäuse 6 angeordnet ist. Mittels dieses Diffusors 12 wird die Strömungsgeschwindigkeit der eintretenden Abgase herabgesetzt, so daß die Aufteilung der Abgasteilströme bei niedrigeren Strömungsgeschwindigkei­ ten vorgenommen werden kann. Hierdurch läßt sich die Ver­ gleichmäßigung der Abgasteilströme hinsichtlich der Menge und der Richtung zuverlässig und effektiv erreichen. Im Bereich der Zutrittsöffnungen 10, die zu dem Zwischenraum 8 führen, sind in Fig. 3 Schaufeln 13 angedeutet, welche ermöglichen, daß die jeweiligen Abgasteilströme in eine jeweils gewünschte Strömungsrichtung gelenkt werden. Ansonsten stimmt diese Aus­ führungsform nach Fig. 3 im wesentlichen mit der zuvor an­ hand den Fig. 1 und 2 erläuterten Ausführungsform des Bren­ ners 1 überein.

Bei der Ausführungsvariante des in Fig. 4 gezeigten Brenners 1′′ ist wie bei der voranstehenden Ausführungsform des Bren­ ners 1′ eine Anordnung von Schaufeln 13′ vorgesehen, die im Bereich der Zutrittsöffnungen 10 liegen, die zu dem Zwischen­ raum 8 führen. Durch die entsprechende Wahl der Beschaufelung sowie die Ausbildung der Schaufeln 13′ können dann jeweils Abstimmungen auf die günstigsten Strömungsrichtungen und be­ vorzugte Strömungsrichtungen vorgenommen werden, um den Brenn­ betrieb des Brenners 1′′ zu optimieren.

In Fig. 5 ist eine bevorzugte Ausführungsform einer Abgas­ zufuhreinrichtung 5 in Schnittdarstellung gezeigt, welche ein spiralförmig ausgebildetes Zuströmgehäuse 6, d. h. ein Spi­ ralgehäuse, hat. Bei dieser Ausführungsform hat das Zuström­ gehäuse 6 in seinem Innenraum insgesamt vier Innenkanäle 14 bis 17, welche jeweils einen spiralförmigen Verlauf haben. Bei dieser Ausführungsform wird das von dem Abgastrakt der Brennkraftmaschine kommende Abgas unmittelbar an der Zuström­ seite des Zuströmgehäuses 6 bereits im wesentlichen gleich­ mäßig auf vier Teilströme aufgeteilt, die durch die Innenka­ näle 14 bis 17 gehen. Die zu der Zwischenkammer 8 führenden Zutrittsöffnungen 10 sind an der jeweiligen Innenwand der In­ nenkanäle 14 bis 17 vorgesehen und sind gleichmäßig über den Umfang des Zwischenraums 8 verteilt angeordnet. Bei dieser Auslegung wird den jeweiligen Abgasteilströmen eine nennens­ werte, radiale Geschwindigkeitskomponente beim Eintritt über die Zutrittsöffnungen 10 in dem Zwischenraum 8 erteilt. Durch diese Aufteilung des Abgasteilstroms mittels den Innenkanälen 14 bis 17 wird eine wechselseitige Strömungsbeeinflußung der Teilströme beim Eintreten über die Zutrittsöffnungen 10 in den Zwischenraum 8 vermieden, wodurch sich die Strömungsauf­ teilung hinsichtlich Menge und Richtung im wesentlichen ver­ bessern läßt. Bei dieser in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform wird der jeweilige Abgasteilstrom in den Innenkanälen 14 bis 17 am Eintrittsbereich in den Zwischenraum 8 um etwa 90° um­ gelenkt, wozu eine spezielle Ausbildungsform der Innenwand der Innenkanäle 14 bis 17 im Bereich der Zutrittsöffnungen 10 vorgesehen ist.

Bei allen voranstehenden Ausführungsformen ist im Hinblick auf günstige Betriebsbedingungen für den Brenner 1, 1′, 1′′ die Auslegung derart getroffen, daß das Verhältnis von Außen­ radius r1 des Zuströmgehäuses 6 zu dem Radius r2 des Zwi­ schenraums 8 möglichst klein gewählt ist. Hierdurch erhält man eine gedrängte Bauweise für das Zuströmgehäuse 6, so daß der jeweilige Brenner 1, 1′, 1′′ platzsparend gebaut und un­ tergebracht werden kann. Zugleich ist durch dieses vorgegebene bevorzugte Verhältnis die Möglichkeit gegeben, daß die Druck­ verluste am Zuströmgehäuse 6 möglichst gering sind. Hierdurch wird andererseits bewirkt, daß die erzeugten Abgasteilstrah­ len möglichst energiereich sind.

Ferner erhält man eine platzsparende Auslegung der Abgaszu­ fuhreinrichtung 5, 5′ beim erfindungsgemäßen Brenner 1, 1′, 1′′ dadurch, daß das Zuströmgehäuse 6 sich ausgehend von dem Übergang von der Vorbrennkammer 2 zu der Nachbrennkammer 3 in axialer Richtung in Richtung der Vorbrennkammer 2 erstreckt.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die voranste­ hend beschriebenen Einzelheiten der bevorzugten Ausführungs­ form des Brenners 1, 1′, 1′′ beschränkt, sondern es sind zahl­ reiche Abänderungen und Modifikationen möglich, die der Fach­ mann im Bedarfsfall treffen wird, ohne den Erfindungsgedanken zu verlassen. So können beispielsweise mehr oder weniger als vier Innenkanäle 14 bis 17 vorgesehen sein, oder es können auch Kombinationen von Strömungsleiteinrichtungen, wie Schau­ feln 13 oder dergleichen in Verbindung mit einer speziellen Anordnung der Zutrittsöffnungen 10 vorgesehen werden. Ferner kann durch eine entsprechende Spiralgestaltgebung des Zu­ strömgehäuses 6 ohne Unterteilung, wie die Innenkanäle 14 bis 17 erreicht werden, daß die Abgasströmung sich aufgrund von Zentrifugaleinwirkungen gleichmäßig in Abgasteilströme wenigstens im Zusammenwirken mit dem Zwischenraum 8 aufteilen läßt.

Ferner ist in Fig. 5 eine derart bevorzugte Ausgestaltungs­ form des spiralförmigen Verlaufs der Innenkanäle 14 bis 17 gezeigt, dessen Krümmungsradius sich gemäß folgender Spiral­ gleichung für eine logarithmische Spirale verhält:

In dieser Gleichung bedeuten R der Radiusvektor, R₀ der Ursprungsradius und D der Durchmesser des Zuströmgehäuses 6.

Bezugszeichen

 1 Brenner insgesamt in Fig. 1
 1′ Brenner insgesamt in Fig. 3
 1′′ Brenner insgesamt in Fig. 4
 2 Vorbrennkammer
 3 Nachbrennkammer
 4 Düse
 5 Abgaszufuhreinrichtung
 5′ Abgaszufuhreinrichtung in Fig. 3
 6 Zuströmgehäuse
 7 Innenraum
 8 Zwischenraum
 9 Eintrittsöffnungen
10 Zutrittsöffnungen
11 Interner Bypaß
12 Diffusor
13 Schaufeln
13′ Schaufelanordnung Fig. 4
14-17 Innenkanäle
r1 Außenradius des Zuströmgehäuses 6
r2 Radius des Zwischenraumes 8

Claims (16)

1. Mit Abgas einer Brennkraftmaschine betreibbarer Bren­ ner zur Regenerierung einer Partikelfiltereinrichtung im Ab­ gastrakt einer Brennkraftmaschine, der eine Vorbrennkammer und eine sich axial daran anschließende Nachbrennkammer mit größerem Durchmesser als die Vorbrennkammer hat, und mit ei­ ner Abgaszufuhreinrichtung für die Vor- und Nachbrennkammer, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgaszufuhrein­ richtung (5, 5′) das Abgas in nach Menge und Richtung im we­ sentlichen gleiche Abgasteilströme symmetrisch um den Umfang wenigstens vor dem Eintritt in die Vorbrennkammer (2) auf­ teilt.

2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgeteilten Abgasteilströme in einen die Vorbrennkammer (2) umgebenden Zwischenraum (8) eintreten, von dem aus die Zufuhr zur Vorbrennkammer (2) erfolgt.

3. Brenner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mittels der Abgaszufuhreinrichtung (5, 5′) aufgeteilten Abgasteilströme beim Eintritt in den Zwischenraum (8) eine tangentiale und eine radiale Geschwindigkeitskomponente haben.

4. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgaszufuhreinrichtung (5, 5′) ein Zuströmgehäuse (6) aufweist, das wenigstens einen spiral­ förmigen in Abgaseinleitungsrichtung verlaufenden Innenka­ nal (14 bis 17) begrenzt.

5. Brenner nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenwand des Innenkanals (14 bis 17) einen Krümmungs­ radius gemäß folgender Spiralgleichung für eine logarithmi­ sche Spirale hat: wobei ϕ Polwinkel, R Radius, R₀′ Polradius und D Durchmesser ist.

6. Brenner nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einleitung der Abgasteilströme in den Zwischenraum (8) um die Vorbrennkammer (2) über Zutrittsöffnungen (10) an der Innenwand des Innenkanals (14 bis 17) erfolgt.

7. Brenner nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß über einen internen Bypaß (11) ein Ab­ gasteilstrom vom Zwischenraum (8) unmittelbar zur Nachbrenn­ kammer (3) geht.

8. Brenner nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der interne Bypaß (11) vom Zwischenraum (8) axial zur Nach­ brennkammer (3) abgeht.

9. Brenner nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Zuströmgehäuse (6) ausgehend vom Übergang zwischen der Vorbrennkammer (2) und der Nach­ brennkammer (3) in Richtung der Vorbrennkammer (2) im wesent­ lichen axial erstreckt.

10. Brenner nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweilige Abgasteilstrom zur Ertei­ lung einer radialen Geschwindigkeitskomponente um etwa 90° am Eintrittsbereich in den Zwischenraum (8) umgelenkt wird.

11. Brenner nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Zuströmgehäuse (6) mehrere, geson­ derte, spiralförmige Innenkanäle (14 bis 17) für die geson­ derte Zuleitung der Abgasteilströme aufweist.

12. Brenner nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens vier spiralförmige Innenkanäle (14 bis 17) im Zu­ strömgehäuse (6) vorgesehen sind.

13. Brenner nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgaszufuhreinrichtung (5, 5′) die Abgasteilströme in den Zwischenraum (8) an wenigstens vier symmetrisch über den Umfang verteilten Stellen einleitet.

14. Brenner nach einem der Ansprüche 4 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgaszufuhreinrichtung (5, 5′) in Abgaseinströmrichtung gesehen vor dem oder den spiralförmig verlaufenden Innenkanälen (14 bis 17) einen Diffusor (12) hat.

15. Brenner nach Anspruch 2 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß Schaufeln (13, 13′) am Eintritt (9) zum Zwischenraum (8) vorgesehen sind.

16. Brenner nach einem der Ansprüche 4 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Außenradius (r1) des Zuströmgehäuses (6) zu Radius (r2) des Zwischenraums (8) möglichst klein ist.