JP2013531219A - 車両排気コンポーネント用燃料燃焼バーナー - Google Patents

Abstract

燃料燃焼バーナーは軸方向に延在する流路を画定する。エアレス燃料ノズルは、軸方向に延在する流路にほぼ沿った方向に向かって、燃料液滴を燃料燃焼バーナーの内部に噴霧する。排気ガス吸気口は、軸方向に延在する流路を横切る方向に排気ガスを車両排気システムからエアレスノズルに向ける。排気ガスは、燃料液滴と混合して排気ガス／燃料混合物になる。

Description

本発明は、一般にエアレスノズルを有する車両排気コンポーネント用燃料燃焼バーナーに関する。

燃料燃焼バーナーは、ディーゼル微粒子捕集フィルタ（ＤＰＦ）を確実に再生するためだけでなく、他の排気触媒やコンポーネントの温度管理にとっても望ましいものである。例えば、ＤＰＦは、時間の経過とともに目詰まりを起こし、エンジンの作動能率を低下させる。これらの微粒子捕集フィルタは、捕集された粒子状物質を燃焼除去するように再生され得る。燃料燃焼バーナーは、粒子状物質が燃焼除去されるように熱の発生／増大に使用される。一般に、燃料燃焼バーナーの燃料供給システムには、ノズルを通して燃料／空気の混合物を提供する空気流と燃料流とが含まれる。点火器は、ノズルから噴霧された燃料／空気の混合物に点火し、再生又は後処理の温度管理のために熱を増大させる。

幾つかの適用例において、エアレスノズル構成は、燃料／空気の混合物構成の代わりに使用される。エアレスタイプのノズルは、空気を供給するために付加される各部品の追加費用や複雑性を無くすだけでなく、圧縮空気の寄生損失も解消するので望ましい。このタイプの構成において、ノズルは燃料供給のみを受領し、圧縮空気の供給源は含まない。排気ガスは、ノズルに沿って軸方向に流れ、ノズルから噴霧される燃料液滴と混ざり合う。次に点火器は、排気ガスと燃料液滴の混合物に点火する。

＜関連する出願への相互参照＞
本出願は、２０１０年７月１５日に出願された米国特許出願第１２／８３６，７６１号に優先権を主張する。

エアレスノズルに対する一つの課題は、熱にさらされた場合における、係る燃料経路のみならずノズル内の燃料コーキングである。エンジンが作動している間、燃料は化学変化を受け、その結果ノズルをふさぐ可能性がある炭素系乾燥物質を形成してしまうことがある。この燃料の化学分解は、燃料「コーキング（coking）」といわれることが多い。

エアレス燃料供給ノズルを有する燃料燃焼バーナーは、排気ガスが側面から入る構成を有している。

一実施例において、燃料燃焼バーナーは、軸方向に延在する流路を画定する。エアレス燃料ノズルは、軸方向に延在する流路にほぼ沿った方向に、燃料燃焼バーナーの内部に燃料液滴を噴霧する。排気ガス吸気口は、車両排気システムからの排気ガスを軸方向に延在する流路を横切る方向でエアレスノズルに向ける。排気ガスは、燃料液滴と混合して排気ガス／燃料混合物になる。次に点火器が混合物に点火し、必要に応じて排気ガスの温度を上昇させる。

加熱された排気ガスは、車両排気システムの排気コンポーネントに向けられる。一実施例において、排気コンポーネントは、ディーゼル微粒子捕集フィルタを有している。

一実施例において、燃料燃焼バーナーは、幅よりも大きい長さに沿って延在するハウジングを有する。エアレスノズルはハウジングの一端に配置され、排気ガス排気口はハウジングの反対側の端部に配置される。排気ガス吸気口は、ノズルと排気ガス排気口との間の位置でハウジングの側面に配置される。

一実施例において、内部チャンバーはハウジング内に配置される。内部チャンバーは、エアレスノズルに一つの端部を有し、さらに排気ガス排気口に対向する反対側の端部を有する。内部チャンバーは、必要に応じて一つ以上の開口を含むことができる。

本発明の上述の特徴及び他の特徴は、以下に簡潔に説明される明細書及び図面から最も理解される。

本発明を具体化している燃料燃焼バーナーを有する車両排気システムを概略的に示している。 内部チャンバーを有する図１の燃料燃焼バーナーの概略図である。 内部チャンバーの一例の断面図である。

図１に示すように、車両排気システム１０は、例えばディーゼル微粒子捕集フィルタ（ＤＰＦ）など、粒子状物質を捕集する少なくとも一つの排気コンポーネント１２を有している。燃料燃焼バーナー１４は、捕集された粒子状物質を排気コンポーネント１２の再生サイクルで燃焼除去できるように熱を発生させる。実施例はディーゼル微粒子捕集フィルタを対象にしているが、燃料燃焼バーナーは、再生用途又は加熱用途用のいかなる車両排気コンポーネントとも併用できることを理解されるべきである。

燃料燃焼バーナー１４は、ハウジング２６内に配置されるエアレスノズル１６を備え、ハウジング２６は、対向する各端部の間を延在する長さと径方向に画定された幅を有している。一実施例において、エアレスノズル１６は、概略的に２８で示される燃料供給システムに接続された燃料経路１８を経由して燃料を受領し、燃料供給システムは、加圧燃料の供給源や噴射器、弁などの他の関連した燃料供給部品を含んでいる。エアレスノズル１６に燃料を供給するために、エアレス噴射器構成のためのいかなるタイプの燃料供給システムも使用可能である。例えば、自動車用の燃料噴射器などの計量装置は、燃料経路を経由して燃料噴霧ノズルに接続でき、或いは、燃料噴射器は、バーナー内への直接噴霧に使用できる。

燃料燃焼バーナー１４は、燃料燃焼バーナー１４のハウジング２６の長さに沿って軸方向に延在する流路２０を画定する。燃料液滴２２は、エアレスノズル１６によって噴霧されて排気ガスと混合し、その後点火器２４によって点火される排気ガス／燃料混合物を形成する。例えば一つ以上の電極などのいかなるタイプの点火器２４も使用できる。

排気ガスは、吸気口３０を通って燃料液滴２２と混合するために導入される。吸気口３０は、排気ガスが軸方向に延在する流路２０を横切る方向でエアレスノズル１６に向けられるように、ハウジング２６に側面から入る構成になっている。この排気ガスの側面導入は、例えば混合要素などの他のいかなる構成要素をも必要とせずに、入ってくる排気ガスの中に渦巻きを引き起こす。排気ガスのこの渦巻き作用によって、より均等に分散されて完全に混合した燃料／排気ガス混合物をもたらすことができる。さらに、この側面入口構成は、ノズル内部の燃料コーキングを低減する。

エアレスノズルの側面入口構成がＤＰＦ用燃料燃焼バーナーとともに使用されることを示しているが、当該エアレスシステムは、精密で正確な噴霧が要求される他のタイプの排気コンポーネント１２とともに使用できることも理解されるべきである。例として、ディーゼル酸化触媒の炭化水素投与、及びＮＯｘ（窒素酸化物）削減のためのＳＣＲシステムへの尿素の投与が挙げられる。

一旦排気ガス／燃料混合物が点火されると、加熱された排気ガスは排気口３２を通って燃料燃焼バーナー１４を出る。一実施例において、排気口３２はハウジング２６の一端にあり、燃料供給システム２８に繋がる燃料経路を有するエアレスノズル１６は、ハウジング２６の反対側の端部にある。別の実施例において、排気口３２は、図１の破線で示されるように、径方向の構成においてハウジング２６の側面に沿って設置できる。排気ガス吸気口３０は、エアレスノズル１６と排気ガス排気口３２との間の位置にハウジング２６の側面に沿って配置される。

上述したように、エアレスノズル１６は、燃料供給システム２８と接続された燃料経路１８を経由して燃料を受領する。側面入口構成は、燃料経路１８が加熱された排気ガスに暴露されることを低減し、その結果として燃料経路自体の内部におけるコーキングを低減させる。

一実施例において、内部チャンバー４０は、図２に示すように燃料燃焼バーナー１４のハウジング２６内に配置される。内部チャンバー４０は長さに沿って延在し、エアレスノズル１６に一つの端部４２と、軸方向に延在する流路２０と同軸である排気ガス排気口３２と対向する反対側の端部４４とを有する。図３に示すように、内部チャンバー４０は外面４６と、内面５０によって画定される開放内部４８とを備える。開放内部４８は、軸方向に延在する流路２０と同軸であるチャンバー流路を備える。エアレスノズル１６は、燃料液滴２２を開放内部４８内に噴霧する。内部チャンバー４０を組み込むことは、排気ガス／燃料混合物の点火によって生じる炎に対してより好適な環境をもたらす。

一実施例において、内部チャンバー４０の外面４６は、図３に示すように開放内部４８に通じる少なくとも一つの開口５４を有する。図２に示す実施例において、当該少なくとも一つの開口５４は、複数の開口５４から構成されている。複数の開口５４は、流れと火炎の安定性をさらに高める。

本発明の好適な実施形態が開示されてきたが、当業者は、ある一定の変形例は本発明の範囲内に入ることを理解するであろう。そのため、以下の請求項は、本発明の真の範囲や内容を決定するために検討されるべきである。

Claims (16)

1. 車両排気システムであって、
   軸方向に延在する流路を画定する燃料燃焼バーナーと、
   燃料源から燃料供給を受領するエアレス燃料ノズルであって、前記軸方向に延在する流路にほぼ沿った方向に液滴を前記燃料燃焼バーナーの内部に噴霧するように構成されるエアレス燃料ノズルと、
   前記軸方向に延在する流路を横切る方向に、排気ガスを前記エアレスノズルに向ける排気ガス吸気口と
   を備える車両排気システム。
2. 前記排気ガス吸気口は、前記軸方向に延在する流路に対して垂直な方向に排気ガスを前記エアレスノズルに向ける、請求項１に記載の車両排気システム。
3. 加熱された排気ガスを生成するように排気ガス／燃料混合物に点火する点火器を含む、請求項１に記載の車両排気システム。
4. 前記加熱された排気ガスを前記軸方向に延在する流路に沿って前記燃料燃焼バーナーから離れる方向に向ける排気ガス排気口を含む、請求項３に記載の車両排気システム。
5. 前記加熱された排気ガスを受領する排気コンポーネントを含む、請求項１に記載の車両排気システム。
6. 前記排気コンポーネントはディーゼル微粒子捕集フィルタを備える、請求項５に記載の車両排気システム。
7. 前記燃料源からの前記燃料の供給を前記エアレス燃料ノズルに向ける燃料経路を含み、前記燃料経路は前記排気ガス吸気口とは分けられている、請求項１に記載の車両排気システム。
8. 前記燃料経路は、前記排気ガス吸気口と同軸でない方向に燃料を前記エアレスノズルに供給する、請求項７に記載の車両排気システム。
9. 前記燃料燃焼バーナー内に配置された内部チャンバーを含み、前記内部チャンバーは、前記エアレスノズルと対向する一つの端部と、前記軸方向に延在する流路と同軸である排気ガス排気口と対向する反対側の端部とを有する、請求項１に記載の車両排気システム。
10. 前記内部チャンバーは、外面と、内面によって画定される開放内部とを備え、前記開放内部は、前記軸方向に延在する流路と同軸であるチャンバー流路を備え、前記エアレスノズルは燃料液滴を前記開放内部内に噴霧する、請求項９に記載の車両排気システム。
11. 前記内部チャンバーの前記外面は、前記開放内部に通じる少なくとも一つの開口を有する、請求項１０に記載の車両排気システム。
12. 前記少なくとも一つの開口は複数の開口から構成される、請求項１１に記載の車両排気システム。
13. 前記燃料燃焼バーナーは、前記軸方向に延在する流路に沿って延在する長さを有するハウジングを備え、前記ハウジングは前記エアレスノズルに係る一つのハウジング端部と、排気ガス排気口に係る反対側のハウジング端部とを有し、前記排気ガス吸気口は、前記エアレスノズルと前記排気ガス排気口との間の軸方向の位置で前記ハウジングの側面に形成される、請求項１に記載の車両排気システム。
14. 前記燃料燃焼バーナーは、第一端部と第二端部との間に延在する長さを有するハウジングを備え、前記ハウジングは加熱された排気ガスを前記燃料燃焼バーナーから離れる方向に向ける排気ガス排気口を含み、前記排気ガス排気口は、前記第一端部と前記第二端部との間の位置で前記ハウジングの側面に沿って配置される、請求項１に記載の車両排気システム。
15. 前記エアレス燃料ノズルは、計量装置又は燃料噴射器のうち一つを備える、請求項１に記載の車両排気システム。
16. 実質的に全ての排気ガスは前記燃料燃焼バーナーを通って流れる、請求項１に記載の車両排気システム。

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