WO2024104758A1 - Brenner für ein kraftfahrzeug sowie kraftfahrzeug mit wenigstens einem solchen brenner - Google Patents

Brenner für ein kraftfahrzeug sowie kraftfahrzeug mit wenigstens einem solchen brenner Download PDF

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WO2024104758A1
WO2024104758A1 PCT/EP2023/080006 EP2023080006W WO2024104758A1 WO 2024104758 A1 WO2024104758 A1 WO 2024104758A1 EP 2023080006 W EP2023080006 W EP 2023080006W WO 2024104758 A1 WO2024104758 A1 WO 2024104758A1
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WO
WIPO (PCT)
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burner
closure element
combustion chamber
closed position
outlet opening
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/080006
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English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Kiesel
Joachim Renner
Arnd Bressel
Frank Zimmermann
Original Assignee
Mercedes-Benz Group AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mercedes-Benz Group AG filed Critical Mercedes-Benz Group AG
Publication of WO2024104758A1 publication Critical patent/WO2024104758A1/de

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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
    • 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
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2006—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating
    • F01N3/2033—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating using a fuel burner or introducing fuel into exhaust duct

Definitions

  • the invention relates to a burner for a motor vehicle according to the preamble of patent claim 1. Furthermore, the invention relates to a motor vehicle with at least one such burner.
  • DE 102004 013648 A1 discloses a combustion device with a device for regulating an air supply.
  • An air supply duct for ambient air is also provided, the air supply duct having at least one air supply opening.
  • the object of the present invention is to provide a burner for a motor vehicle and a motor vehicle with at least one burner, so that a particularly advantageous operation of the burner can be realized, in particular over a long service life.
  • a first aspect of the invention relates to a burner, also referred to as an additional burner, for an exhaust tract through which exhaust gas from an internal combustion engine of a motor vehicle, also referred to as a vehicle, can flow, which is also referred to as an exhaust system.
  • the motor vehicle also referred to simply as a vehicle, which can preferably be designed as a motor vehicle and very preferably as a passenger car or as a commercial vehicle, has the internal combustion engine and the exhaust tract in its fully manufactured state and can be driven by means of the internal combustion engine.
  • combustion processes take place, resulting in the exhaust gas of the internal combustion engine.
  • the engine exhaust can flow out of the respective combustion chamber and flow into the exhaust tract and subsequently flow through the exhaust tract.
  • At least one component such as an exhaust gas aftertreatment element for aftertreating the exhaust gas can be arranged in the exhaust tract.
  • the exhaust gas aftertreatment element is or comprises, for example, a catalyst, in particular an SCR catalyst, wherein, for example, by means of the SCR catalyst, a selective catalytic reduction (SCR) can be catalytically supported and/or brought about, for example, by means of the SCR catalyst, so that, for example, the SCR catalyst is catalytically active for the SCR.
  • SCR selective catalytic reduction
  • any nitrogen oxides contained in the exhaust gas are at least partially removed from the exhaust gas by the nitrogen oxides (NOx) reacting with ammonia to form nitrogen and water during the selective catalytic reduction.
  • the ammonia is provided, for example, by a reducing agent, in particular a liquid one, which can be introduced into the exhaust gas, in particular injected.
  • the reducing agent can be an aqueous urea solution.
  • the exhaust gas aftertreatment element is a particle filter or comprises a particle filter, wherein the particle filter can be designed in particular as a diesel particle filter (DPF).
  • DPF diesel particle filter
  • the exhaust gas aftertreatment element can comprise at least one oxidation catalyst, in particular a diesel oxidation catalyst, or the exhaust gas aftertreatment element can be such an oxidation catalyst.
  • the burner has a combustion chamber, also referred to as the main combustion chamber, in which a mixture, which also comprises air, also referred to as burner air, and a preferably liquid fuel, can be ignited and thereby burned.
  • a mixture which also comprises air, also referred to as burner air, and a preferably liquid fuel
  • the combustion of the mixture also referred to as the burner mixture, which takes place in particular in the combustion chamber, produces a burner exhaust gas from the burner, in particular in the combustion chamber.
  • the burner exhaust gas can, for example, flow out of the combustion chamber and into the exhaust tract, that is, for example, into an exhaust duct of the exhaust tract through which the exhaust gas of the internal combustion engine, and thus the engine exhaust gas, can flow, in particular at an inlet point which, for example, is in the flow direction of the exhaust gas of the internal combustion engine flowing through the exhaust tract or the exhaust duct.
  • the engine exhaust gas i.e. the exhaust gas of the internal combustion engine.
  • the burner exhaust gas mixes with the engine exhaust gas of the internal combustion engine.
  • the burner exhaust gas in particular the burner exhaust gas mixed with the exhaust gas of the internal combustion engine, can flow through the component, for example, whereby the component can be heated up, i.e. warmed and/or kept warm.
  • a gas can flow through the exhaust tract.
  • the gas can be the aforementioned engine exhaust gas of the internal combustion engine, particularly when the internal combustion engine is in fired operation, or the gas can be air, for example, which is conveyed through the exhaust tract, particularly by means of a conveying device, particularly when the internal combustion engine is not in fired operation.
  • the conveying device can be the internal combustion engine, for example, which is in its overrun mode, for example, and conveys the gas through the exhaust tract in its overrun mode, in which the internal combustion engine is not in fired operation.
  • the burner exhaust gas can flow out of the combustion chamber and, particularly at the inlet point, flow into the exhaust tract or into the aforementioned exhaust duct, and thereby be mixed with the gas flowing through the exhaust tract, whereby the gas is heated.
  • the burner exhaust gas particularly the burner exhaust gas mixed with the gas
  • flows through the component whereby the component can be heated up and/or kept warm.
  • a particularly high temperature of the gas also referred to as exhaust gas temperature, can be achieved so that the component can be heated and/or kept warm, for example by means of the gas, in particular by means of the gas mixed with the burner exhaust gas.
  • the burner has an ignition device, in particular an electrically operated one, which is arranged, for example, at least partially in the combustion chamber.
  • the ignition device By means of the ignition device, at least one ignition spark for igniting the mixture, in particular the combustion chamber, can be provided, i.e. generated, in particular in the combustion chamber and/or using electrical energy with which the ignition device is supplied, so that the mixture in the combustion chamber can be ignited in particular by means of the ignition spark.
  • the ignition device can be designed, for example, as a glow plug or as a spark plug.
  • the combustion chamber can be fluidically connected or connected to the exhaust tract, i.e. to the exhaust duct, so that the burner exhaust gas can flow out of the combustion chamber and into the exhaust tract, i.e. into the exhaust duct.
  • the mixture can be burned in the combustion chamber by generating or providing a flame, which can in particular be arranged in the combustion chamber.
  • the aforementioned fuel-air mixture includes, for example, air also referred to as combustion air or fresh air, as well as a preferably liquid fuel, whereby the fuel and the fresh air are fed to the combustion chamber, i.e. are introduced into the combustion chamber.
  • the fuel can be the fuel.
  • the burner also has a supply device through which the burner air can flow and which has at least one or exactly one outlet opening through which the burner air can flow.
  • the supply device has at least one or exactly one air duct through which the burner air can flow and which is also referred to as a supply channel or air supply channel and which has at least one or exactly one outlet opening.
  • the burner air flowing through the supply device can flow through the outlet opening, and the burner air can be discharged from the supply device, i.e. from the air channel, via the outlet opening and can be introduced, in particular directly, into the combustion chamber.
  • the combustion chamber can thus be supplied with the burner air by means of the supply device.
  • the burner has a closure element, which is designed in particular as a solid body and is preferably inherently rigid, i.e. dimensionally stable, which can be moved between a closed position covering the outlet opening to the combustion chamber, in particular separating the outlet opening from the combustion chamber, in particular fluidically, and at least one opening opening to the combustion chamber, in particular Outlet opening is movable into the release position which fluidically connects the combustion chamber with the combustion chamber. This means that in the closed position the outlet opening to the combustion chamber is overlapped by the closure element and is thus covered.
  • the closure element in the release position In the release position the outlet opening to the combustion chamber is not overlapped by the closure element, and therefore the closure element in the release position, as viewed from the outlet opening to the combustion chamber, is not arranged in overlap, i.e. is not arranged to overlap the outlet opening.
  • the closure element fluidically separates the outlet opening from the combustion chamber in the closed position, in particular in that in the closed position the closure element overlaps the outlet opening to the combustion chamber and thus covers and closes it.
  • the closure element releases the outlet opening to the combustion chamber.
  • the closure element in the release position opens up a fluidic connection between the outlet opening and the combustion chamber, in particular because in the release position the outlet opening towards the combustion chamber is not overlapped by the closure element.
  • the closure element can thus, on the one hand, prevent the engine exhaust gas and soot contained in the engine exhaust gas from flowing through the combustion chamber and the outlet opening from the exhaust tract in the closed position and thus reaching the feed device via the outlet opening, so that excessive sooting and/or sooting of the feed device by the engine exhaust gas, in particular in combination with fuel, is prevented.
  • engine exhaust gas can flow from the exhaust tract into the combustion chamber, in particular when the burner is deactivated.
  • the engine exhaust gas can contain soot particles and thus soot and/or fuel, in particular unburned and thus liquid fuel.
  • the burner In the deactivated state of the burner, the burner does not provide its burner exhaust gas, and thus no combustion process takes place in the combustion chamber, so that the engine exhaust gas can flow from the exhaust tract into the combustion chamber.
  • the closure element in the closed position now prevents the engine exhaust gas that has flowed into the combustion chamber or an excessive amount of the engine exhaust gas from penetrating to the outlet opening and entering the feed device via the outlet opening, so that excessive sooting and/or sooting of the feed device can be avoided.
  • the closure element in the release position releases the outlet opening to the combustion chamber, in particular the aforementioned fluidic connection between the outlet opening and the combustion chamber, so that in particular when the Burner is activated so that the burner is in its activated state, the burner air flowing through the feed device and subsequently the outlet opening in the activated state of the burner can flow out of the outlet opening and, in particular, directly into the combustion chamber.
  • the mixture in the combustion chamber can be burned so that in the activated state of the burner the burner can provide the burner exhaust gas and subsequently heat up and/or keep the component warm.
  • one embodiment of the invention provides that the closure element has a sealing surface which, in the closed position, rests against a corresponding wall of the burner, in particular in a sealing manner, or in the closed position forms with the wall a sealing gap arranged between the wall and the sealing surface, which is thus formed or limited on the one hand, in particular directly, by the wall and on the other hand, in particular directly, by the sealing surface.
  • the sealing surface has a self-contained and thus, for example, annular or ring-like geometry, so that, for example, the sealing surface is a two-dimensional torus or a torus-like, two-dimensional surface.
  • the sealing surface extends closed around a recess in the closure element, both in the closed position and in the release position, also known as the open position.
  • the sealing surface extends closed around the outlet opening in the closed position.
  • the recess or a base of the recess delimiting the recess and formed by a wall region of the closure element is set back from the sealing surface both in the closed position and in the release position, with the recess or the base being set back from the sealing surface away from the outlet opening in the closed position.
  • the sealing surface is hood-shaped and/or formed by a hood-shaped cover section of the closure element. Due to the self-contained geometry of the sealing surface and the recess, an excessive, large-area contact of the closure element with the wall can be avoided so that excessive friction between the wall and the closure element can be avoided. As a result, the closure element can be moved easily, i.e. simply and thus with only a small actuating force relative to the wall between the closed position and the release position.
  • this can ensure that the sealing surface of the closure element, which is designed as a sealing contour or also referred to as a sealing contour, is small or narrow compared to a total area or total surface of the closure element, also referred to as the total hood area, whereby excessive friction between the wall and the closure element can be avoided.
  • the closure element can be moved easily, i.e. with only a small actuating force relative to the wall between the closed position and the release position.
  • the closure element can be moved between the release position and the open position in a rotational and/or translational manner, in particular relative to the wall.
  • the closure element can be a slide, also referred to as a sealing slide, which can be moved, for example, between the release position and the closed position, in particular relative to the wall, in particular purely translationally, and/or rotationally.
  • the closure element when it is moved between the closed position and the release position, carries out a rotational movement, in particular a turning movement, as well as a translational movement superimposed on the rotational movement and thus taking place simultaneously with the rotational movement, which is also referred to as displacement or sliding.
  • the spindle drive can be used to drive the closure element, for example, and thereby move it in particular relative to the wall between the release position and the closed position.
  • the spindle drive comprises, for example, a threaded spindle, which has a first thread, in particular designed as an external thread.
  • the spindle drive comprises, for example, a screw element corresponding to the threaded spindle and designed, for example, as a nut, which is provided, for example, on the closure element.
  • the screw element is designed separately from the closure element and is connected to the closure element, in particular in such a way that relative rotations about an axis of rotation between the screw element and the closure element are avoided, wherein the threaded spindle can be rotated about the axis of rotation relative to the closure element and also relative to the screw element.
  • the screw element and the closure element are designed in one piece with one another, i.e. are formed from a single piece.
  • the screw element has a second thread corresponding to the first thread, which is designed, for example, as an internal thread.
  • the spindle drive thus comprises, for example, the second thread, which is provided on the closure element.
  • the threads are screwed together, in particular directly, in particular such that the first thread and the second thread are screwed in or the second thread is screwed onto the first thread.
  • the screw element or the closure element is screwed onto the threaded spindle, which is also referred to as a threaded rod or designed as a threaded rod.
  • the closure element is thereby moved, for example, from the release position to the closed position. If, for example, the threaded spindle is rotated relative to the closure element and, for example, relative to the screw element in a second direction of rotation opposite to the first direction of rotation about the axis of rotation rotated, the closure element is moved, for example, from the closed position to the release position. It is also conceivable that the translational movement of the closure element that can be brought about by the spindle drive is or will be superimposed on a rotational movement of the closure element, so that the rotational movement occurs simultaneously with the translational movement of the closure element.
  • the closure element when the closure element is moved from the closed position to the release position and/or from the release position to the closed position, it is rotated and, in particular at the same time, displaced, and thus moved translationally, as a result of which, for example, dirt that has settled on the closure element can be particularly advantageously stripped off the closure element and thus removed from the closure element by stripping it.
  • This makes it possible to achieve particularly advantageous self-cleaning of the closure element, which is cleaned in particular when it is moved from the closed position to the release position and/or from the release position to the closed position, in particular relative to the wall.
  • a further embodiment of the invention is characterized in that in the closed position the recess or the said base is arranged in an overlap with the outlet opening, so that the outlet opening in the closed position is overlapped by the recess or the base when viewed towards the combustion chamber.
  • the recess acts as a reservoir in which trailing fuel and, for example, fuel escaping from the outlet opening, in particular in the deactivated state of the burner, can be received and subsequently prevented from entering or advancing into the combustion chamber.
  • the sealing surface is convexly curved. It is preferably provided that the wall corresponding to the sealing surface is concavely curved. This allows a particularly advantageous sealing of the outlet opening to be achieved, so that the feed device can be advantageously protected against excessive sooting and/or sooting. In addition, The invention prevents the engine exhaust gas from flowing back into the supply device.
  • the burner has a chamber element designed as a solid body and which at least partially, in particular directly, delimits the combustion chamber, which is preferably inherently rigid, i.e. dimensionally stable.
  • the chamber element has a jacket surface on the inner circumference, by which the combustion chamber is delimited, in particular directly.
  • the closure element is movable relative to the chamber element between the closed position and the release position.
  • a further embodiment of the invention is characterized in that the wall is formed by the chamber element of the burner.
  • the wall is therefore a wall of the chamber element, so that a particularly advantageous seal or fluidic separation of the outlet opening from or against the combustion chamber can be achieved.
  • a component of the burner has a recess, for example designed as a through-opening, which is cylindrical, for example, in particular on the inner circumference.
  • the closure element is movable relative to the component between the closed position and the release position.
  • at least a length of the closure element can be moved or is moved through the recess.
  • the component can be the chamber element, or the component is a component provided in addition to the chamber element, which is, for example, formed separately from the chamber element and at least indirectly, in particular directly, connected to the chamber element.
  • the component can be a housing, wherein, for example, the closure element can be arranged at least partially in the housing in the closed position and/or in the release position.
  • the length range of the closure element encompasses the, in particular the entire, sealing surface, so that any contamination mentioned above which may have accumulated or settled on the sealing surface can be particularly advantageously stripped off from the sealing surface.
  • the burner has at least or exactly one locking element, for example designed as a pin, which in the closed position and/or in the release position interacts in a form-fitting manner with both the component of the burner, which is designed in particular as a solid body and is preferably inherently rigid, i.e. dimensionally stable, and with the closure element which is movable relative to the component between the closed position and the release position.
  • a relative movement between the closure element and the component is prevented in a form-fitting manner, so that for example, an undesired movement of the closure element from the closed position and/or from the release position can be safely avoided.
  • the closed position and the release position are also collectively referred to as positions of the closure element.
  • the locking element interacts in a form-fitting manner with the component and in a form-fitting manner with the closure element, so that in the at least one position or in both positions, relative movements between the component and the closure element can be safely avoided.
  • the locking element in the at least one position preferably in both positions, engages in a respective, corresponding recess in the component and the closure element, whereby the locking element interacts in a form-fitting manner with both the component and the closure element.
  • an undesired rotation of the closure element relative to the component can be prevented, so that the closure element can be or is advantageously secured in its desired position.
  • the feed device has a swirl generating device, by means of which a swirl-shaped flow of the burner air flowing through the outlet opening and thereby flowing out of the feed device and into the combustion chamber can be effected.
  • the burner is therefore preferably designed as a swirl burner.
  • stable operation of the burner is heavily dependent on the so-called swirl number of the swirl-shaped flow, and sooting of the swirl channels of the swirl generating device that cause the swirl-shaped flow can change the swirl number, so that it is particularly advantageous to protect the feed device from the penetration of engine exhaust gas and soot contained in the engine exhaust gas from the combustion chamber.
  • the burner air has its swirl-shaped flow at least in the combustion chamber.
  • the burner air already has its swirling flow in the supply device and thus outside the combustion chamber and upstream of the combustion chamber, wherein it is preferably provided that the burner air with its swirling flow flows through the outlet opening and flows into the combustion chamber via the outlet opening, wherein preferably the burner air (still) has its swirling flow in the combustion chamber.
  • the combustion chamber or the chamber element is preferably made of a high-alloy Cr, CrNi, which is particularly stabilized against intergranular corrosion. CrNiMo steel and, in a particularly preferred embodiment, from a heat-resistant, high-alloy CrNiSi steel. It is also conceivable that the closure element is formed, at least in the release position and/or at least in the closed position, in a slide housing, which is preferably formed from a high-alloy Cr, CrNi, CrNiMo steel, which is particularly stabilized against intergranular corrosion. In particular, the slide housing is the previously mentioned component. Alternatively or additionally, the closure element is formed from a high-alloy Cr, CrNi or CrNiMo steel.
  • the closure element is movably mounted on the component and/or the chamber element via a bearing element, which is particularly designed as a bushing or bearing bush or also referred to as a bushing or bearing bush.
  • a bearing element which is particularly designed as a bushing or bearing bush or also referred to as a bushing or bearing bush.
  • the slide housing or the component and the chamber element are formed separately from one another and connected to one another, in particular in such a way that the slide housing or the component, also simply referred to as a housing or element housing, is flanged to the chamber element. This makes it particularly easy to mount, i.e. install, the slide housing or the component and, via this, the closure element on the chamber element.
  • a second aspect of the invention relates to a motor vehicle, also referred to simply as a vehicle and preferably designed as a motor vehicle, which has an internal combustion engine, also referred to as an internal combustion engine or combustion machine and designed, for example, as a reciprocating piston engine, by means of which the motor vehicle can be driven.
  • the motor vehicle also has an exhaust tract through which exhaust gas from the internal combustion engine can flow, which has at least or exactly one burner according to the first aspect of the invention.
  • Fig. 1 shows a detail of a schematic longitudinal sectional view of a burner for an exhaust tract through which exhaust gas from an internal combustion engine of a motor vehicle flows;
  • Fig. 2 is a schematic perspective view of a closure element of the burner
  • Fig. 3 shows a partial schematic and sectional perspective view of the burner
  • Fig. 4 shows a partial schematic perspective view of the burner
  • Fig. 5 is another schematic perspective view of the closure element.
  • Fig. 1 shows a detail in a schematic sectional view of a burner 10, also referred to as an additional burner, for an exhaust tract through which exhaust gas from an internal combustion engine of a motor vehicle, also referred to simply as a vehicle, can flow, which is also referred to as an exhaust system.
  • the burner 10 has a combustion chamber 12 in which a mixture comprising the air, also referred to as burner air, and a preferably liquid fuel can be ignited and thus burned.
  • This can heat a gas flowing through the exhaust tract.
  • the gas can be, for example, air, which flows through the exhaust tract, particularly when the internal combustion engine is not in operation.
  • the gas can be a gas, also referred to as a Engine exhaust is the exhaust gas of the internal combustion engine, which produces its engine exhaust during fired operation of the internal combustion engine. During fired operation of the internal combustion engine, combustion processes take place in the internal combustion engine, resulting in engine exhaust.
  • the burner 10 has a chamber element 14 designed as a solid body and which is inherently rigid and therefore dimensionally stable, which directly delimits the combustion chamber 12.
  • the chamber element 14 has a jacket surface 16 on the inner circumference, by which the combustion chamber 12 is delimited, in particular directly.
  • the burner 10 has an ignition device 18 which is held at least indirectly on the chamber element 14 and which can be operated electrically, for example.
  • the mixture in the combustion chamber 12 can be ignited by means of the ignition device 18, in particular using electrical energy with which the ignition device 18 can be or is supplied, whereby the mixture in the combustion chamber 12 can be or is combustible, in particular by generating or providing a flame.
  • the burner 10 also has a supply device 20 through which the burner air can flow and which has at least or exactly one outlet opening 22 through which the burner air can flow.
  • the burner air flowing through the supply device 20 and the outlet opening 22 can be discharged from the supply device 20 via the outlet opening 22 and introduced, in particular directly, into the combustion chamber 12.
  • the burner 10 has a closure element 24, which is designed in particular separately from the chamber element 14 and which can be moved, in particular relative to the chamber element 14, between a closed position fluidically separating the outlet opening 22 from the combustion chamber 12 and at least one release position fluidically connecting the outlet opening 22 to the combustion chamber 12 and shown in Fig. 1, in particular rotationally and/or translationally.
  • the burner 10 has a housing 26, also referred to as a slide housing, which is designed, for example, separately from the chamber element 14 and is at least indirectly, in particular directly, connected to the chamber element 14.
  • the closure element 24 is movable relative to the housing 26 between the release position and the closed position.
  • the housing 26 and the closure element 24 are or form a structural unit or the closure element 24 and the housing 26 are part of a structural unit which can be handled as a whole and thus, in particular as a whole, mounted on the chamber element 14.
  • the structural unit can be flanged particularly easily to the chamber element 14 so that the burner 10 can be manufactured quickly and inexpensively. Because the closure element 24 fluidically separates the outlet opening 22 from the combustion chamber 12 in the closed position, for example when the burner 10 is deactivated, no engine exhaust gas and thus no soot contained in the engine exhaust gas from the combustion chamber 12 can flow through the outlet opening 22 and thus flow into the feed device 20 via the outlet opening 22 so that excessive soot contamination of the feed device 20 can be avoided.
  • the burner 10 has, for example, an introduction element, designed in particular as an injector or also referred to as an injector, by means of which the preferably liquid fuel can be introduced, in particular injected, in particular directly into the burner air, in particular in such a way that the introduction element can introduce, in particular inject, the fuel into the burner air flowing through the feed device 20, in particular at an introduction point which is arranged upstream of the combustion chamber 12 and thus outside the combustion chamber 12.
  • the fuel can be introduced, in particular injected, into the burner air while the burner air flows through the feed device 20 and before the burner air has flowed into the combustion chamber 12.
  • the closure element 24 in the closed position can also prevent engine exhaust gas from the combustion chamber 12 from penetrating to the introduction element and contaminating the introduction element, so that by means of the closure element 24 in the closed position the introduction element can also be protected from excessive soot contamination and thus from excessive sooting and sooting.
  • the closure element 24 has a sealing surface 28, which is shown in dashed lines in Fig. 2 and which, at least in the closed position, rests against a corresponding wall W of the chamber element 14, so that at least in the closed position the sealing surface 28 rests against the inner peripheral surface 16 of the chamber element 14, since at least a part of the inner peripheral surface 16 of the chamber element 14 is formed by the wall W.
  • the sealing surface 28 forms a Sealing gap is formed.
  • the sealing surface 28 has a self-contained and thus ring-like or annular geometry which extends closed around a recess 30 of the closure element 24.
  • the convexly curved sealing surface 28 extends closed around the outlet opening 22.
  • the recess 30 or a base 32 of the closure element 24 which delimits the recess 30 and is formed by a wall region of the closure element 24 is set back relative to the sealing surface 28.
  • the recess 30 or the base 32 is set back relative to the sealing surface 28 away from the outlet opening 22 so that the recess 30 forms a reservoir, for example, in which unburned and therefore still liquid fuel can be collected, which, for example, still undesirably escapes from the introduction element when the burner 10 is deactivated and flows into the reservoir via the outlet opening 22.
  • the housing 26 also referred to as a slide housing or designed as a slide housing, is a component of the burner 10, wherein the component is also referred to as a further component of the burner 10.
  • the housing 26 (component) has a further recess 34, designed for example as a through-opening, through which at least a length range L of the closure element 24 is moved when the closure element 24 is moved relative to the housing 26 and relative to the chamber element 14 between the closed position and the release position.
  • the length range L is arranged in the recess 34 and/or in the housing 26 in the release position of the closure element 24. Furthermore, it is conceivable that in the closed position the length region L is arranged outside the housing 26 and, for example, in overlap with the outlet opening 22. In this case, for example, a fit, designed as a clearance fit, is formed between the length region L of the closure element 24 and a further wall region W2 of the housing 26 that delimits or forms the recess 34 of the housing 26, so that an excessive distance between the length region L of the closure element 24 and the housing 26 can be avoided.
  • a contamination also referred to as a deposit or formed as a deposit
  • a deposit or formed as a deposit that has accumulated or settled on the closure element 24 can be stripped off the closure element 24 and thus removed by stripping off the closure element 24 so that self-cleaning of the closure element 24 is possible.
  • the burner 10 has a spindle drive 36, by means of which the closure element 24 can be moved, in particular moved back and forth, relative to the housing 26 and relative to the chamber element 14 between the closed position and the release position.
  • the spindle drive 36 causes the closure element 24 to move both rotationally, i.e., rotate, and at the same time to move translationally, i.e., shift, when the closure element 24 is moved between the closed position and the release position relative to the housing 26 and relative to the chamber element 14.
  • the closure element 24 when the closure element 24 is moved, in particular by means of the spindle drive 36, relative to the chamber element 14 and relative to the housing 26 between the closed position and the release position, it performs both a rotary movement relative to the housing 26 and relative to the chamber element 14 and a translatory movement relative to the chamber element 14 and relative to the housing 26, wherein the rotary movement is also referred to as a turning movement and the translatory movement is also referred to as a displacement or shift.
  • the translatory movement of the closure element 24 occurs simultaneously with the rotary movement of the closure element 24 and is thus superimposed on the rotary movement of the closure element 24 or vice versa.
  • the translatory movement of the closure element 24 is illustrated in Fig.
  • the spindle drive 36 has, for example, a threaded spindle 42, also referred to as a threaded rod or threaded rod, which has a first thread, in particular an external thread.
  • the first thread is, for example, screwed to a second thread provided on the closure element 24, wherein the second thread is, for example, an external thread.
  • the threaded spindle 42 is, for example, rotatable about an axis of rotation 44, in particular relative to the closure element 24, so that a rotary movement of the threaded spindle 42 about the axis of rotation 44 and relative to the closure element 24 can be effected.
  • the rotary movement of the threaded spindle 42 is converted by means of the threads into the previously described, translatory movement of the closure element 24.
  • the spindle drive 36 has a motor 46, which can be designed in particular as an electric motor.
  • the threaded spindle 42 can be driven by means of the motor 46 and can thereby be rotated about the axis of rotation 44, in particular relative to the Closure element 24 is rotatable.
  • the spindle drive 36 can simultaneously cause the translatory movement and the rotary movement of the closure element 24, which is referred to as a slide or designed as a slide, for example.
  • This can cause the closure element 24 to break loose easily, for example if the closure element 24 is initially slightly glued or slightly adheres to the housing 26 and/or the chamber element 14.
  • the threads can keep actuating or positioning forces for moving the closure element 24 particularly low, so that the motor 46 can be designed to be small, inexpensive and lightweight.
  • the housing 26 is or forms, for example, a sliding gate in and/or along which the closure element 24 can be moved, in particular guided, between the closed position and the release position.
  • the housing 26 and thus the sliding gate can be flanged directly to the chamber element 14, for example by means of a hexagon. This allows the burner 10 to be manufactured quickly and inexpensively.
  • thermal overloading of the ignition device 18, also referred to as the ignition component can be avoided, so that efficient and effective operation of the burner 10 can be ensured even over a long service life and operating period of the burner 10.
  • Fig. 3 shows the burner 10 in detail in a schematic and sectional perspective view. It is particularly clearly visible that the chamber element 14 has a base 48 which has several through openings 50. The burner exhaust gas can flow through the through openings 50 and thus flow out of the combustion chamber 12 via the through openings 50 and flow into the exhaust gas tract.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Brenner (10) für einen von Abgas einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs durchströmbaren Abgastrakt, mit einer Brennkammer (12), in welcher ein Luft und einen Brennstoff umfassendes Gemisch zu zünden und dadurch zu verbrennen ist, wodurch ein den Abgastrakt durchströmendes Gas erwärmbar ist, und mit einer von der Luft durchströmbaren Zuführeinrichtung (20), welche wenigstens eine von der Luft durchströmbare Austrittsöffnung (22) aufweist, über welche die Luft aus der Zuführeinrichtung (20) abführbar und in die Brennkammer (12) einleitbar ist. Vorgesehen ist ein Verschlusselement (24), welches zwischen einer die Austrittsöffnung (22) zu der Brennkammer hin überdeckenden Schließstellung und wenigstens einer die Austrittsöffnung (22) zu der Brennkammer (12) hin freigebenden Freigabestellung bewegbar ist.

Description

Brenner für ein Kraftfahrzeug sowie Kraftfahrzeug mit wenigstens einem solchen Brenner
Die Erfindung betrifft einen Brenner für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einem solchen Brenner.
Der DE 102004 013648 A1 ist eine Verbrennungsvorrichtung als bekannt zu entnehmen, mit einer Einrichtung zur Regelung einer Luftzufuhr. Vorgesehen ist auch ein Zuluftkanal für Umgebungsluft, wobei der Zuluftkanal zumindest eine Luftzufuhröffnung aufweist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Brenner für ein Kraftfahrzeug sowie ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einem Brenner zu schaffen, sodass ein besonders vorteilhafter Betrieb des Brenners insbesondere auch über eine hohe Lebensdauer hinweg realisiert werden kann.
Diese Aufgabe wird durch einen Brenner mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft einen auch als Zusatzbrenner bezeichneten Brenner für einen von Abgas einer Verbrennungskraftmaschine eines auch als Fahrzeug bezeichneten Kraftfahrzeugs durchströmbaren Abgastrakt, welcher auch als Abgasanlage bezeichnet wird. Dies bedeutet, dass das einfach auch als Fahrzeug bezeichnete Kraftfahrzeug, welches vorzugsweise als ein Kraftwagen und ganz vorzugsweise als ein Personenkraftwagen oder aber als Nutzfahrzeug ausgebildet sein kann, in seinem vollständig hergestellten Zustand die Verbrennungskraftmaschine und den Abgastrakt aufweist und mittels der Verbrennungskraftmaschine antreibbar ist. Während eines befeuerten Betriebs der Verbrennungskraftmaschine laufen in der Verbrennungskraftmaschine, insbesondere in wenigstens einem oder mehreren Brennräumen der Verbrennungskraftmaschine, Verbrennungsvorgänge ab, woraus das Abgas der Verbrennungskraftmaschine resultiert. Bei dem jeweiligen Verbrennungsvorgang wird ein Kraftstoff-Luft-Gemisch verbrannt, woraus das auch als Motorabgas bezeichnete Abgas der Verbrennungskraftmaschine resultiert. Das Motorabgas kann aus dem jeweiligen Brennraum ausströmen und in den Abgastrakt einströmen und in der Folge den Abgastrakt durchströmen. In dem Abgastrakt kann wenigstens eine Komponente wie beispielsweise ein Abgasnachbehandlungselement zum Nachbehandeln des Abgases angeordnet sein. Das Abgasnachbehandlungselement ist oder umfasst beispielsweise einen Katalysator, insbesondere einen SCR-Katalysator, wobei beispielsweise mittels des SC R- Katalysators eine selektive katalytische Reduktion (SCR) katalytisch unterstützbar und/oder bewirkbar ist, sodass beispielsweise der SCR- Katalysator für die SCR katalytisch aktiv ist. Bei der selektiven katalytischen Reduktion werden im Abgas etwaig enthaltene Stickoxide zumindest teilweise aus dem Abgas entfernt, indem bei der selektiven katalytischen Reduktion die Stickoxide (NOx) mit Ammoniak zu Stickstoff und Wasser reagieren. Das Ammoniak wird beispielsweise von einem insbesondere flüssigen Reduktionsmittel bereitgestellt, welches beispielsweise in das Abgas einbringbar, insbesondere einspritzbar, ist. Insbesondere kann es sich bei dem Reduktionsmittel um eine wässrige Harnstofflösung handeln. Ferner ist es denkbar, dass das Abgasnachbehandlungselement ein Partikelfilter ist oder einen Partikelfilter umfasst, wobei der Partikelfilter insbesondere als ein Dieselpartikelfilter (DPF) ausgebildet sein kann. Mittels des Partikelfilters können im Abgas etwaig enthaltene Partikel, insbesondere Rußpartikel, aus dem Abgas herausgefiltert werden. Alternativ oder zusätzlich kann das Abgasnachbehandlungselement wenigstens einen Oxidationskatalysator, insbesondere einen Dieseloxidationskatalysator, umfassen oder das Abgasnachbehandlungselement kann ein solcher Oxidationskatalysator sein.
Der Brenner weist eine auch als Hauptbrennkammer bezeichnete Brennkammer auf, in welcher ein Gemisch, welches auch als Brennerluft bezeichnete Luft und einen vorzugsweise flüssigen Brennstoff umfasst, gezündet und dadurch verbrannt werden kann. Durch das insbesondere in der Brennkammer stattfindende Verbrennen des auch als Brennergemisch bezeichneten Gemisches wird, insbesondere in der Brennkammer, ein Brennerabgas des Brenners erzeugt. Das Brennerabgas kann beispielsweise aus der Brennkammer ausströmen und in den Abgastrakt, das heißt beispielsweise in einen von dem Abgas der Verbrennungskraftmaschine, mithin von dem Motorabgas, durchströmbaren Abgaskanal des Abgastrakts einströmen, insbesondere an einer Einleitstelle, die beispielsweise in Strömungsrichtung des den Abgastrakt beziehungsweise den Abgaskanal durchströmenden Abgases der Verbrennungskraftmaschine stromauf der zuvor genannten Komponente angeordnet ist. Wenn zuvor und im Folgenden die Rede von dem Abgas ist, so ist darunter, falls nichts anderes angegeben ist, das Motorabgas, mithin das Abgas der Verbrennungskraftmaschine, zu verstehen. Beispielsweise vermischt sich das Brennerabgas mit dem Motorabgas der Verbrennungskraftmaschine. In der Folge kann das Brennerabgas, insbesondere das mit dem Abgas der Verbrennungskraftmaschine vermischte Brennerabgas, beispielsweise die Komponente durchströmen, wodurch die Komponente aufgeheizt, das heißt erwärmt und/oder warmgehalten werden kann.
Allgemein ausgedrückt ist der Abgastrakt von einem Gas durchströmbar. Das Gas kann, insbesondere in dem befeuerten Betrieb der Verbrennungskraftmaschine, das zuvor genannte Motorabgas der Verbrennungskraftmaschine sein, oder bei dem Gas handelt es sich beispielsweise um Luft, die beispielsweise, insbesondere während der befeuerte Betrieb der Verbrennungskraftmaschine unterbleibt, durch den Abgastrakt, insbesondere mittels einer Fördereinrichtung, hindurch gefördert wird. Bei der Fördereinrichtung kann es sich beispielsweise um die Verbrennungskraftmaschine handeln, die sich beispielsweise in ihrem Schubbetrieb befindet und in ihrem Schubbetrieb, in welchem der befeuerte Betrieb der Verbrennungskraftmaschine unterbleibt, das Gas durch den Abgastrakt hindurchfördert. Das Brennerabgas kann aus der Brennkammer ausströmen und, insbesondere an der Einleitstelle, in den Abgastrakt beziehungsweise in den zuvor genannten Abgaskanal einströmen und dadurch mit dem den Abgastrakt durchströmenden Gas vermischt werden, wodurch das Gas erwärmt wird. In der Folge strömt das Brennerabgas, insbesondere das mit dem Gas vermischte Brennerabgas, durch die Komponente hindurch, wodurch die Komponente aufgeheizt und/oder warmgehalten werden kann. Da das Brennerabgas in das Gas einströmen und sich insbesondere mit dem Gas vermischen kann, kann hierdurch eine besonders hohe, auch als Abgastemperatur bezeichnete Temperatur des Gases realisiert werden, sodass beispielsweise mittels des Gases, insbesondere mittels des mit dem Brennerabgas vermischten Gases, die Komponente aufgeheizt und/oder warmgehalten werden kann.
Beispielsweise weist der Brenner eine, insbesondere elektrisch betreibbare, Zündeinrichtung auf, welche beispielsweise zumindest teilweise in der Brennkammer angeordnet ist. Mittels der Zündeinrichtung kann, insbesondere in der Brennkammer und/oder unter Nutzung von elektrischer Energie, mit welcher die Zündeinrichtung versorgt wird, wenigstens ein Zündfunke zum Zünden des Gemisches, insbesondere der Brennkammer, bereitgestellt, das heißt erzeugt, werden, sodass insbesondere mittels des Zündfunkens das Gemisch in der Brennkammer gezündet werden kann. Die Zündeinrichtung kann beispielsweise als eine Glühkerze oder aber als eine Zündkerze ausgebildet sein.
Somit kann die Brennkammer mit dem Abgastrakt, das heißt mit dem Abgaskanal, fluidisch verbindbar oder verbunden sein, sodass das Brennerabgas aus der Brennkammer ausströmen und in den Abgastrakt, das heißt in den Abgaskanal, einströmen kann. Insbesondere kann das Gemisch in der Brennkammer unter Erzeugung oder Bereitstellung einer Flamme verbrannt werden, die insbesondere in der Brennkammer angeordnet sein kann.
Das zuvor genannte Kraftstoff-Luft-Gemisch umfasst beispielsweise auch als Verbrennungsluft oder Frischluft bezeichnete Luft sowie einen vorzugsweise flüssigen Kraftstoff, wobei der Kraftstoff und die Frischluft dem Brennraum zugeführt, das heißt in den Brennraum eingeleitet werden. Insbesondere kann es sich bei dem Brennstoff um den Kraftstoff handeln. Wenn zuvor und im Folgenden von der Luft die Rede ist, so ist darunter, falls nichts anderes angegeben ist, die Brennerluft zu verstehen, die das Gemisch bildet, welches in der Brennkammer verbrannt wird.
Der Brenner weist außerdem eine von der Brennerluft durchströmbare Zuführeinrichtung auf, welche wenigstens oder genau eine von der Brennerluft durchströmbare Austrittsöffnung aufweist. Beispielsweise weist die Zuführeinrichtung wenigstens oder genau einen von der Brennerluft durchströmbaren und auch als Zufuhrkanal oder Luftzufuhrkanal bezeichneten Luftkanal auf, welcher die wenigstens oder genau eine Austrittsöffnung aufweist. Die Austrittsöffnung ist von der die Zuführeinrichtung durchströmenden Brennerluft durchströmbar, wobei über die Austrittsöffnung die Brennerluft aus der Zuführeinrichtung, das heißt aus dem Luftkanal, abführbar und, insbesondere direkt, in die Brennkammer einleitbar ist. Somit kann die Brennkammer mittels der Zuführeinrichtung mit der Brennerluft versorgt werden.
Um nun insbesondere auch über eine hohe Lebens- und/oder Betriebsdauer des Brenners hinweg einen besonders vorteilhaften Betrieb des Brenners gewährleisten zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Brenner ein insbesondere als Festkörper ausgebildetes und vorzugsweise eigensteifes, das heißt formstabiles, Verschlusselement aufweist, welches zwischen einer die Austrittsöffnung zu der Brennkammer hin überdeckenden, insbesondere die Austrittsöffnung von der Brennkammer, insbesondere fluidisch, trennenden, Schließstellung und wenigstens einer die Austrittsöffnung zu der Brennkammer hin freigebenden, insbesondere die die Austrittsöffnung mit der Brennkammer fluidisch verbindenden, Freigabestellung bewegbar ist. Dies bedeutet, dass in der Schließstellung die Austrittsöffnung zu der Brennkammer hin durch das Verschlusselement überlappt und somit überdeckt ist. In der Freigabestellung ist die Austrittsöffnung hin zu der Brennkammer nicht durch das Verschlusselement überlappt, mithin ist das Verschlusselement in der Freigabestellung von der Austrittsöffnung hin zu der Brennkammer betrachtet nicht in Überlappung, das heißt außer Überlappung mit der Austrittsöffnung angeordnet. Insbesondere ist es vorgesehen, dass das Verschlusselement in der Schließstellung die Austrittsöffnung von der Brennkammer fluidisch trennt, insbesondere dadurch, dass in der Schließstellung das Verschlusselement die Austrittsöffnung zu der Brennkammer hin überlappt und somit überdeckt und verschließt. In der Freigabestellung gibt das Verschlusselement die Austrittsöffnung zu der Brennkammer hin frei. Somit gibt beispielsweise das Verschlusselement in der Freigabestellung eine fluidische Verbindung zwischen der Austrittsöffnung und der Brennkammer frei, insbesondere dadurch, dass in der Freigabestellung die Austrittsöffnung hin zu der Brennkammer betrachtet nicht durch das Verschlusselement überlappt ist. Das Verschlusselement kann somit zum einen in der Schließstellung vermeiden, dass das Motorabgas und im Motorabgas enthaltener Ruß aus dem Abgastrakt über die Brennkammer die Austrittsöffnung durchströmt und somit über die Austrittsöffnung in die Zuführeinrichtung gelangt, sodass eine übermäßige Verrußung und/oder Versottung der Zuführeinrichtung durch das Motorabgas insbesondere in Verbindung mit Kraftstoff verhindert wird. Mit anderen Worten, insbesondere dann, wenn die Brennkammer sowohl in der Freigabestellung als auch in der Schließstellung fluidisch mit dem Abgastrakt, das heißt mit dem Abgaskanal, verbunden ist, kann insbesondere dann, wenn der Brenner deaktiviert ist, Motorabgas aus dem Abgastrakt in die Brennkammer einströmen. Im Motorabgas können Rußpartikel und somit Ruß und/oder Kraftstoff, insbesondere unverbrannter und dabei flüssiger Kraftstoff, enthalten sein. In dem deaktivierten Zustand des Brenners stellt der Brenner sein Brennerabgas nicht bereit, mithin unterbleibt in der Brennkammer ein Verbrennungsvorgang, sodass das Motorabgas aus dem Abgastrakt in die Brennkammer einströmen kann. Das sich in der Schließstellung befindende Verschlusselement verhindert es nun, dass das in die Brennkammer eingeströmte Motorabgas oder eine übermäßige Menge des Motorabgases zu der Austrittsöffnung vordringen und über die Austrittsöffnung in die Zuführeinrichtung eindringen kann, sodass eine übermäßige Verrußung und/oder Versottung der Zuführeinrichtung vermieden werden kann. Zum anderen gibt das Verschlusselement in der Freigabestellung die Austrittsöffnung hin zu der Brennkammer, insbesondere die zuvor genannte, fluidische Verbindung zwischen der Austrittsöffnung und der Brennkammer, frei, sodass insbesondere dann, wenn der Brenner aktiviert ist, sodass sich der Brenner in seinem aktivierten Zustand befindet, die in dem aktivierten Zustand des Brenners die Zuführeinrichtung und in der Folge die Austrittsöffnung durchströmende Brennerluft aus der Austrittsöffnung ausströmen und, insbesondere direkt, in die Brennkammer einströmen kann. In der Folge kann in dem aktivierten Zustand des Brenners das Gemisch in der Brennkammer verbrannt werden, sodass in dem aktivierten Zustand des Brenners der Brenner das Brennerabgas bereitstellen und in der Folge die Komponente aufheizen und/oder warmhalten kann.
Um die Zuführeinrichtung vor einer übermäßigen Versottung und/oder Verrußung vorteilhaft schützen zu können, ist es in einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das Verschlusselement eine Dichtfläche aufweist, welche in der Schließstellung an einer korrespondierenden Wandung des Brenners, insbesondere dichtend, anliegt oder in der Schließstellung mit der Wandung einen zwischen der Wandung und der Dichtfläche angeordneten Dichtspalt ausbildet, welcher somit einerseits, insbesondere direkt, durch die Wandung und andererseits, insbesondere direkt, durch die Dichtfläche gebildet oder begrenzt ist. Hierdurch kann insbesondere in dem deaktivierten Zustand des Brenners vermieden werden, dass eine übermäßige Menge des in die Brennkammer eingeströmten Motorabgases zu der Austrittsöffnung vordringt und über die Austrittsöffnung in die Zuführeinrichtung eindringt, sodass die Zuführeinrichtung effektiv und effizient vor einer übermäßigen Verrußung und/oder Versottung geschützt werden kann.
Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn die Dichtfläche eine in sich geschlossene und somit beispielsweise ringförmige oder ringartige Geometrie aufweist, sodass beispielsweise die Dichtfläche ein zweidimensionaler Torus oder eine torusartige, zweidimensionale Fläche ist. Die Dichtfläche erstreckt sich um eine Ausnehmung des Verschlusselements geschlossen herum, und zwar sowohl in der Schließstellung als auch in der auch als Offenstellung bezeichneten Freigabestellung. Außerdem erstreckt sich die Dichtfläche in der Schließstellung um die Austrittsöffnung geschlossen herum. Die Ausnehmung beziehungsweise ein die Ausnehmung begrenzender und durch einen Wandungsbereich des Verschlusselements gebildeter Boden der Ausnehmung ist, sowohl in der Schließstellung als auch in der Freigabestellung, gegenüber der Dichtfläche zurückversetzt, wobei die Ausnehmung beziehungsweise der Boden in der Schließstellung weg von der Austrittsöffnung gegenüber der Dichtfläche zurückversetzt ist. Beispielsweise ist die Dichtfläche haubenförmig ausgebildet und/oder durch einen haubenförmigen Deckelabschnitt des Verschlusselements gebildet. Durch die in sich geschlossene Geometrie der Dichtfläche und durch die Ausnehmung kann eine übermäßige, großflächige Anlage des Verschlusselements an der Wandung vermieden werden, sodass eine übermäßige Reibung zwischen der Wandung und dem Verschlusselement vermieden werden kann. In der Folge ist das Verschlusselement leichtgängig, das heißt einfach und somit mit einer nur geringen Betätigungskraft relativ zu der Wandung zwischen der Schließstellung und der Freigabestellung bewegbar. Insbesondere kann dadurch erreicht werden, dass die beispielsweise als Dichtkontur ausgebildete oder auch als Dichtkontur bezeichnete Dichtfläche des Verschlusselements gegenüber einer auch als Gesamthaubenfläche bezeichneten Gesamtfläche oder Gesamtoberfläche des Verschlusselements gering beziehungsweise schmal ist, wodurch eine übermäßige Reibung zwischen der Wandung und dem Verschlusselement vermieden werden kann. In der Folge kann das Verschlusselement leichtgängig, mithin mit einer nur geringen Betätigungskraft zwischen der Schließstellung und der Freigabestellung relativ zu der Wandung bewegt werden.
Beispielsweise kann das Verschlusselement, insbesondere relativ zu der Wandung, zwischen der Freigabestellung und der Offenstellung rotatorisch und/oder translatorisch bewegt werden. Somit kann es sich beispielsweise bei dem Verschlusselement um einen auch als Dichtschieber bezeichneten Schieber handeln, welcher beispielsweise zwischen der Freigabestellung und der Schließstellung insbesondere relativ zu der Wandung, insbesondere rein translatorisch, und/oder rotatorisch bewegt werden kann. Insbesondere ist es denkbar, dass das Verschlusselement dann, wenn es zwischen der Schließstellung und der Freigabestellung bewegt wird, eine rotatorische Bewegung, insbesondere eine Drehbewegung, sowie eine der rotatorischen Bewegung überlagerte, mithin gleichzeitig mit der rotatorischen Bewegung stattfindende, translatorische Bewegung ausführt, welche auch als Verschiebung oder Schiebung bezeichnet wird. Dadurch kann beispielsweise eine Verschmutzung, die sich beispielsweise an dem Verschlusselement abgelagert oder abgesetzt hat, insbesondere während sich das Verschlusselement in der Schließstellung befunden hat, besonders vorteilhaft von dem Verschlusselement abgestreift werden, insbesondere wenn das Verschlusselement aus der Schließstellung in die Freigabestellung relativ zu der Wandung bewegt wird. Dadurch kann eine Selbstreinigung des Verschlusselements realisiert werden. Mit anderen Worten ist es möglich, das Verschlusselement selbstreinigend auszugestalten, da beispielsweise dann, wenn das Verschlusselement aus der Schließstellung in die Freigabestellung und/oder aus der Freigabestellung in die Schließstellung bewegt wird, eine Verschmutzung von dem Verschlusselement abgestreift wird, mithin die Verschmutzung durch Abstreifen von dem Verschlusselement entfernt wird. Ganz vorzugsweise ist ein Spindeltrieb vorgesehen. Mittels des Spindeltriebs kann beispielsweise das Verschlusselement angetrieben und dadurch insbesondere relativ zu der Wandung zwischen der Freigabestellung und der Schließstellung bewegt werden. Der Spindeltrieb umfasst beispielsweise eine Gewindespindel, welche ein insbesondere als Außengewinde ausgebildetes, erstes Gewinde aufweist. Der Spindeltrieb umfasst beispielsweise ein mit der Gewindespindel korrespondierendes und beispielsweise als Mutter ausgebildetes Schraubelement, welches beispielsweise an dem Verschlusselement vorgesehen ist. Es ist denkbar, dass das Schraubelement separat von dem Verschlusselement ausgebildet und mit dem Verschlusselement verbunden ist, insbesondere derart, dass um eine Drehachse erfolgende Relativdrehungen zwischen dem Schraubelement und dem Verschlusselement unterbleibt, wobei die Gewindespindel um die Drehachse relativ zu dem Verschlusselement und auch relativ zu dem Schraubelement drehbar ist. Ferner ist es denkbar, dass das Schraubelement und das Verschlusselement einstückig miteinander ausgebildet, das heißt aus einem einzigen Stück gebildet sind. Das Schraubelement weist ein mit dem ersten Gewinde korrespondierendes, zweites Gewinde auf, welches beispielsweise als ein Innengewinde ausgebildet ist. Somit umfasst der Spindeltrieb beispielsweise das zweite Gewinde, welches an dem Verschlusselement vorgesehen ist. Die Gewinde sind, insbesondere direkt, miteinander verschraubt, insbesondere derart, dass das erste Gewinde und das zweite Gewinde eingeschraubt beziehungsweise das zweite Gewinde auf das erste Gewinde aufgeschraubt ist. Somit ist beispielsweise das Schraubelement beziehungsweise das Verschlusselement auf die auch als Gewindestange bezeichnete oder auch als Gewindestange ausgebildete Gewindespindel aufgeschraubt. Wird nun, insbesondere mittels eines beispielsweise als Elektromotor ausgebildeten Motors, die Gewindespindel um die Drehachse relativ zu dem Verschlusselement und insbesondere relativ zu dem Schraubelement gedreht, insbesondere während die Gewinde, insbesondere direkt, miteinander verschraubt sind, so wird mittels der Gewinde eine um die Drehachse relativ zu dem Schraubelement beziehungsweise relativ zu dem Verschlusselement erfolgende Drehung der Gewindespindel in eine translatorische Bewegung des Verschlusselements umgewandelt, welches dadurch zwischen der Schließstellung und der Freigabestellung translatorisch insbesondere relativ zu der Wandung bewegbar ist. Wird somit die Gewindespindel um die Drehachse relativ zu dem Verschlusselement beziehungsweise relativ zu dem Schraubelement in eine erste Drehrichtung gedreht, so wird dadurch beispielsweise das Verschlusselement aus der Freigabestellung in die Schließstellung bewegt. Wird beispielsweise die Gewindespindel relativ zu dem Verschlusselement und beispielsweise relativ zu dem Schraubelement in eine der ersten Drehrichtung entgegengesetzte, zweite Drehrichtung um die Drehachse gedreht, so wird hierdurch beispielsweise das Verschlusselement aus der Schließstellung in die Freigabestellung bewegt. Ferner ist es denkbar, dass der durch den Spindeltrieb bewirkbaren, translatorischen Bewegung des Verschlusselements eine rotatorische Bewegung des Verschlusselements überlagert ist oder wird, sodass die rotatorische Bewegung gleichzeitig mit der translatorischen Bewegung des Verschlusselements erfolgt. Somit wird beispielsweise das Verschlusselement dann, wenn es aus der Schließstellung in die Freigabestellung und/oder aus der Freigabestellung in die Schließstellung bewegt wird, insbesondere relativ zu der Wandung gedreht und, insbesondere gleichzeitig, verschoben, mithin translatorisch bewegt, wodurch beispielsweise eine Verschmutzung, die sich an dem Verschlusselement abgesetzt hat, besonders vorteilhaft von dem Verschlusselement abgestreift und somit durch Abstreifen von dem Verschlusselement entfernt werden kann. Dadurch kann eine besonders vorteilhafte Selbstreinigung des Verschlusselements realisiert werden, welches insbesondere gereinigt wird, wenn es aus der Schließstellung in die Freigabestellung und/oder aus der Freigabestellung in die Schließstellung insbesondere relativ zu der Wandung bewegt wird.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass in der Schließstellung die Ausnehmung beziehungsweise der genannte Boden in Überlappung mit der Austrittsöffnung angeordnet ist, sodass die Austrittsöffnung in der Schließstellung hin zu der Brennkammer betrachtet durch die Ausnehmung beziehungsweise durch den Boden überlappt ist. Die Ausnehmung fungiert dabei als ein Reservoir, in welchem nachlaufender und beispielsweise aus der Austrittsöffnung austretender Brennstoff, insbesondere in dem deaktivierten Zustand des Brenners, aufgenommen und in der Folge daran gehindert werden kann, in die Brennkammer ein- beziehungsweise vorzudringen.
Des Weiteren ist es möglich, eine besonders schnelle Bewegung des Verschlusselements zwischen der Schließstellung und der Freigabestellung zu realisieren, sodass das Verschlusselement besonders schnell und bedarfsgerecht zwischen der Schließstellung und der Freigabestellung bewegt, insbesondere hin- und herbewegt, werden kann.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Dichtfläche konvex gewölbt. Dabei ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die mit der Dichtfläche korrespondierende Wandung konkav gewölbt ist. Dadurch kann eine besonders vorteilhafte Abdichtung der Austrittsöffnung realisiert werden, sodass die Zuführeinrichtung vor einer übermäßigen Verrußung und/oder Versottung vorteilhaft geschützt werden kann. Außerdem ermöglicht es die Erfindung, ein Rückströmen des Motorabgases in die Zuführeinrichtung zu vermeiden.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist der Brenner ein als Festkörper ausgebildetes und die Brennkammer zumindest teilweise, insbesondere direkt, begrenzendes Kammerelement auf, welches vorzugsweise eigensteif, das heißt formstabil, ist. Insbesondere weist das Kammerelement eine innenumfangsseitige Mantelfläche auf, durch welche die Brennkammer, insbesondere direkt, begrenzt ist. Dabei ist beispielsweise das Verschlusselement relativ zu dem Kammerelement zwischen der Schließstellung und der Freigabestellung bewegbar.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Wandung durch das Kammerelement des Brenners gebildet ist. Mithin ist die Wandung eine Wandung des Kammerelements, sodass eine besonders vorteilhafte Abdichtung beziehungsweise fluidische Trennung der Austrittsöffnung gegen beziehungsweise von der Brennkammer dargestellt werden kann.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist ein Bauelement des Brenners eine beispielsweise als Durchgangsöffnung ausgebildete Ausnehmung auf, welche beispielsweise, insbesondere innenumfangsseitig, zylindrisch ausgebildet ist. Dabei ist das Verschlusselement relativ zu dem Bauelement zwischen der Schließstellung und der Freigabestellung bewegbar. Beim insbesondere relativ zu dem Bauelement erfolgenden Bewegen des Verschlusselements zwischen der Schließstellung und der Freigabestellung ist beziehungsweise wird zumindest ein Längenbereich des Verschlusselements durch die Ausnehmung hindurchbewegbar beziehungsweise hindurchbewegt. Hierdurch kann beispielsweise beim Bewegen des Verschlusselements zwischen der Schließstellung und der Freigabestellung eine Verschmutzung, die sich an dem Verschlusselement, insbesondere an einer außenumfangsseitigen Mantelfläche des Verschlusselements, abgelagert oder abgesetzt hat, besonders vorteilhaft von dem Verschlusselement abgestreift werden, sodass eine besonders vorteilhafte Selbstreinigung dargestellt ist. In der Folge kann eine übermäßige Verschmutzung des Brenners vermieden werden, sodass insbesondere auch über eine besonders hohe Lebensdauer des Brenners hinweg ein besonders vorteilhafter, effektiver und effizienter Betrieb des Brenners gewährleistet werden kann.
Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn zwischen dem Längenbereich des Verschlusselements und einem die Ausnehmung direkt begrenzenden Wandungsbereich des Bauelements, das heißt insbesondere einer die Ausnehmung direkt begrenzenden, innenumfangsseitigen Mantelfläche des Wandungsbereichs des Bauelements, eine Passung, insbesondere eine Spielpassung, ausgebildet ist. Hierdurch kann ein übermäßiger Abstand zwischen dem Längenbereich des Verschlusselements, insbesondere einer außenumfangsseitigen Mantelfläche des Längenbereichs des Verschlusselements, und dem Wandungsbereich des Bauelements, das heißt insbesondere der innenumfangsseitigen Mantelfläche des Wandungsbereichs des Bauelements, vermieden werden, sodass beispielsweise dann, wenn das Verschlusselement aus der Schließstellung in die Freigabestellung und/oder aus der Freigabestellung in die Schließstellung bewegt wird, die zuvor genannte, beispielsweise Ruß umfassende oder als Ruß ausgebildete Verschmutzung, die sich an dem Verschlusselement angelagert oder abgesetzt hat, von dem Verschlusselement, insbesondere von der Dichtfläche, abgestreift wird. Dadurch reinigt sich das Verschlusselement, insbesondere die Dichtfläche, sozusagen selbst, wenn das Verschlusselement zwischen der Schließstellung und der Freigabestellung bewegt wird.
Das Bauelement kann das Kammerelement sein, oder das Bauelement ist ein zusätzlich zu dem Kammerelement vorgesehenes Bauelement, welches beispielsweise separat von dem Kammerelement ausgebildet und zumindest mittelbar, insbesondere direkt, mit dem Kammerelement verbunden ist. Insbesondere kann es sich bei dem Bauelement um ein Gehäuse handeln, wobei beispielsweise das Verschlusselement in der Schließstellung und/oder in der Freigabestellung zumindest teilweise in dem Gehäuse angeordnet sein kann.
Insbesondere ist es vorgesehen, dass der Längenbereich des Verschlusselements die, insbesondere gesamte, Dichtfläche umfasst, sodass eine beziehungsweise die zuvor genannte Verschmutzung, die sich an der Dichtfläche gegebenenfalls angelagert oder abgesetzt hat, besonders vorteilhaft von der Dichtfläche abgestreift werden kann.
Als weiterhin besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn der Brenner wenigstens oder genau ein beispielsweise als Stift ausgebildetes Verriegelungselement aufweist, welches in der Schließstellung und/oder in der Freigabestellung sowohl mit dem insbesondere als Festkörper ausgebildeten und vorzugsweise eigensteifen, das heißt formstabilen Bauelement des Brenners als auch mit dem relativ zu dem Bauelement zwischen der Schließstellung und der Freigabestellung bewegbaren Verschlusselement jeweils formschlüssig zusammenwirkt. Hierdurch ist oder wird eine Relativbewegung zwischen dem Verschlusselement und dem Bauelement formschlüssig unterbunden, sodass beispielsweise eine unerwünschte Bewegung des Verschlusselements aus der Schließstellung und/oder aus der Freigabestellung sicher vermieden werden kann. Die Schließstellung und die Freigabestellung werden zusammenfassend auch als Stellungen des Verschlusselements bezeichnet. Vorzugsweise wirkt das Verriegelungselement in zumindest einer der Stellungen, insbesondere in beiden Stellungen, formschlüssig mit dem Bauelement und formschlüssig mit dem Verschlusselement zusammen, sodass in der zumindest einen Stellung beziehungsweise in beiden Stellungen Relativbewegungen zwischen dem Bauelement und dem Verschlusselement sicher vermieden werden können. Dabei ist es insbesondere denkbar, dass das Verriegelungselement in der zumindest einen Stellung, vorzugsweise in beiden Stellungen, in eine jeweilige, korrespondierende Ausnehmung des Bauelements und des Verschlusselements eingreift, wodurch das Verriegelungselement formschlüssig sowohl mit dem Bauelement als auch mit dem Verschlusselement zusammenwirkt. Insbesondere kann mittels des Verriegelungselements eine unerwünschte, relativ zu dem Bauelement erfolgende Rotation des Verschlusselements verhindert werden, sodass das Verschlusselement in seiner gewünschten Stellung vorteilhaft zu sichern ist oder gesichert wird.
Als weiterhin besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn die Zuführeinrichtung eine Drallerzeugungseinrichtung aufweist, mittels welcher eine drallförmige Strömung der die Austrittsöffnung durchströmenden und dadurch aus der Zuführeinrichtung ausströmenden und in die Brennkammer einströmenden Brennerluft bewirkbar ist. Der Brenner ist somit vorzugsweise als ein Drallbrenner ausgebildet. Bei einem solchen Drallbrenner ist ein stabiler Betrieb des Brenners stark von der sogenannten Drallzahl der drallförmigen Strömung abhängig, und ein Verrußen von die drallförmige Strömung bewirkenden Drallkanälen der Drallerzeugungseinrichtung kann die Drallzahl verändern, sodass es besonders vorteilhaft ist, die Zuführeinrichtung vor einem Eindringen von Motorabgas und im Motorabgas enthaltendem Ruß aus der Brennkammer zu schützen. Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die Brennerluft ihre drallförmige Strömung zumindest in der Brennkammer aufweist. Es ist denkbar, dass die Brennerluft ihre drallförmige Strömung bereits in der Zuführeinrichtung und somit außerhalb der Brennkammer und stromauf der Brennkammer aufweist, wobei es vorzugsweise vorgesehen ist, dass die Brennerluft mit ihrer drallförmigen Strömung die Austrittsöffnung durchströmt und über die Austrittsöffnung in die Brennkammer einströmt, wobei vorzugsweise die Brennerluft ihre drallförmige Strömung in der Brennkammer (noch) aufweist.
Die Brennkammer beziehungsweise das Kammerelement ist vorzugsweise aus einem hochlegierten, inbesondere gegen interkristalline Korrosion stabilisiertem Cr-, CrNi, CrNiMo-Stahl und in einer besonders bevorzugten Ausführung aus einem hitzebeständigen hochlegierten CrNiSi-Stahl gebildet. Ferner ist es denkbar, dass das Verschlusselement zumindest in der Freigabestellung und/oder zumindest in der Schließstellung in einem Schiebergehäuse ausgebildet ist, welches vorzugsweise aus einem hochlegierten, inbesondere gegen interkristalline Korrosion stabilisiertem Cr-, CrNi, CrNiMo-Stahl gebildet ist. Insbesondere handelt es sich bei dem Schiebergehäuse um das zuvor genannte Bauelement. Alternativ oder zusätzlich ist das Verschlusselement aus einem hochlegierten Cr-, CrNi- oder CrNiMo-Stahl gebildet. Beispielsweise ist das Verschlusselement über ein insbesondere als Buchse beziehungsweise Lagerbüchse ausgebildetes oder auch als Buchse oder Lagerbüchse bezeichnetes Lagerelement bewegbar an dem Bauelement und/oder dem Kammerelement gelagert. Es ist denkbar, dass das Schiebergehäuse beziehungsweise das Bauelement und das Kammerelement separat voneinander ausgebildet und miteinander verbunden sind, insbesondere derart, dass das einfach auch als Gehäuse oder Elementgehäuse bezeichnete Schiebergehäuse beziehungsweise das Bauelement an das Kammerelement angeflanscht ist. Dadurch können das Schiebergehäuse beziehungsweise das Bauelement und über dieses das Verschlusselement besonders einfach an dem Kammerelement montiert, das heißt installiert werden.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein einfach auch als Fahrzeug bezeichnetes und vorzugsweise als Kraftwagen ausgebildetes Kraftfahrzeug, welches eine auch als Verbrennungsmotor oder Brennkraftmaschine bezeichnete und beispielsweise als Hubkolbenmotor ausgebildete Verbrennungskraftmaschine aufweist, mittels welcher das Kraftfahrzeug antreibbar ist. Das Kraftfahrzeug weist auch einen von Abgas der Verbrennungskraftmaschine durchströmbaren Abgastrakt auf, welcher wenigstens oder genau einen Brenner gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung aufweist. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Die Zeichnung zeigt in:
Fig. 1 ausschnittsweise eine schematische Längsschnittansicht eines Brenners für einen von Abgas einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs durchströmbaren Abgastrakt;
Fig. 2 eine schematische Perspektivansicht eines Verschlusselements des Brenners;
Fig. 3 ausschnittsweise eine schematische und geschnittene Perspektivansicht des Brenners;
Fig. 4 ausschnittsweise eine schematische Perspektivansicht des Brenners; und
Fig. 5 eine weitere schematische Perspektivansicht des Verschlusselements.
In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Fig. 1 zeigt ausschnittsweise in einer schematischen Schnittansicht einen auch als Zusatzbrenner bezeichneten Brenner 10 für einen von Abgas einer Verbrennungskraftmaschine eines einfach auch als Fahrzeug bezeichneten Kraftfahrzeugs durchströmbaren Abgastrakt, welcher auch als Abgasanlage bezeichnet wird. Der Brenner 10 weist eine Brennkammer 12 auf, in welcher ein Gemisch, welches die Luft, die auch als Brennerluft bezeichnet wird, und einen vorzugsweise flüssigen Brennstoff umfasst, gezündet und dadurch verbrannt werden kann. Dadurch entsteht aus dem Gemisch ein Brennerabgas des Brenners 10, wobei das Brennerabgas aus der Brennkammer ausströmen und in den Abgastrakt einströmen kann. Hierdurch kann ein den Abgastrakt durchströmendes Gas erwärmt werden. Bei dem Gas kann es sich beispielsweise um Luft handeln, die, insbesondere in einem unbefeuerten Betrieb der Verbrennungskraftmaschine, den Abgastrakt durchströmt. In dem unbefeuerten Betrieb der Verbrennungskraftmaschine unterbleiben in der Verbrennungskraftmaschine ablaufende Verbrennungsvorgänge. Ferner kann es sich bei dem Gas um ein auch als Motorabgas bezeichnetes Abgas der Verbrennungskraftmaschine handeln, welche ihr Motorabgas in einem befeuerten Betrieb der Verbrennungskraftmaschine bereitstellt. In dem befeuerten Betrieb der Verbrennungskraftmaschine laufen in der Verbrennungskraftmaschine Verbrennungsvorgänge ab, aus welchen das Motorabgas resultiert.
Der Brenner 10 weist ein als Festkörper ausgebildetes und eigensteifes, mithin formstabiles, Kammerelement 14 auf, welches die Brennkammer 12 direkt begrenzt. Dabei weist das Kammerelement 14 eine innenumfangsseitige Mantelfläche 16 auf, durch welche die Brennkammer 12, insbesondere direkt, begrenzt ist.
Der Brenner 10 weist ein zumindest mittelbar an dem Kammerelement 14 gehaltene Zündeinrichtung 18 auf, welche beispielsweise elektrisch betreibbar ist. Mittels der Zündeinrichtung 18 kann insbesondere unter Nutzung von elektrischer Energie, mit welcher die Zündeinrichtung 18 versorgbar ist oder versorgt wird, das Gemisch in der Brennkammer 12 gezündet werden, wodurch das Gemisch in der Brennkammer 12 insbesondere unter Erzeugung oder Bereitstellung einer Flamme verbrennbar ist oder verbrannt wird.
Der Brenner 10 weist außerdem eine von der Brennerluft durchströmbare Zuführeinrichtung 20 auf, welche wenigstens oder genau eine von der Brennerluft durchströmbare Austrittsöffnung 22 aufweist. Über die Austrittsöffnung 22 kann die die Zuführeinrichtung 20 und die Austrittsöffnung 22 durchströmende Brennerluft aus der Zuführeinrichtung 20 abgeführt und, insbesondere direkt, in die Brennkammer 12 eingeleitet werden.
Um nun insbesondere auch über eine hohe Lebens- und Betriebsdauer des Brenners 10 hinweg einen besonders effektiven und effizienten Betrieb des Brenners 10 gewährleisten zu können, weist der Brenner 10 ein insbesondere separat von dem Kammerelement 14 ausgebildetes Verschlusselement 24 auf, welches, insbesondere relativ zu dem Kammerelement 14, zwischen einer die Austrittsöffnung 22 von der Brennkammer 12 fluidisch trennenden Schließstellung und wenigstens einer die Austrittsöffnung 22 mit der Brennkammer 12 fluidisch verbindenden und in Fig. 1 dargestellten Freigabestellung, insbesondere rotatorisch und/oder translatorisch, bewegbar ist. Der Brenner 10 weist ein auch als Schiebergehäuse bezeichnetes Gehäuse 26 auf, welches beispielsweise separat von dem Kammerelement 14 ausgebildet und zumindest mittelbar, insbesondere direkt, mit dem Kammerelement 14 verbunden ist. Insbesondere ist das Verschlusselement 24 relativ zu dem Gehäuse 26 zwischen der Freigabestellung und der Schließstellung bewegbar. Insbesondere sind oder bilden das Gehäuse 26 und das Verschlusselement 24 eine Baueinheit oder das Verschlusselement 24 und das Gehäuse 26 sind Bestandteil einer Baueinheit, welche als Ganzes gehandhabt und somit, insbesondere als Ganzes, an dem Kammerelement 14 montiert werden kann. Insbesondere kann die Baueinheit besonders einfach an das Kammerelement 14 angeflanscht werden, sodass der Brenner 10 zeit- und kostengünstig hergestellt werden kann. Dadurch, dass das Verschlusselement 24 in der Schließstellung die Austrittsöffnung 22 von der Brennkammer 12 fluidisch trennt, kann beispielsweise in einem deaktivierten Zustand des Brenners 10 kein Motorabgas und somit kein im Motorabgas enthaltener Ruß aus der Brennkammer 12 die Austrittsöffnung 22 durchströmen und somit über die Austrittsöffnung 22 in die Zuführeinrichtung 20 einströmen, sodass eine übermäßige Rußbelastung der Zuführeinrichtung 20 vermieden werden kann.
Der Brenner 10 weist beispielsweise ein insbesondere als Injektor ausgebildetes oder auch als Injektor bezeichnetes Einbringelement auf, mittels welchem der vorzugsweise flüssige Brennstoff, insbesondere direkt, in die Brennerluft einbringen, insbesondere einspritzen, kann, insbesondere derart, dass das Einbringelement den Brennstoff in die die Zuführeinrichtung 20 durchströmende Brennerluft einbringen, insbesondere einspritzen, kann, insbesondere an einer Einbringstelle, die stromauf der Brennkammer 12 und somit außerhalb der Brennkammer 12 angeordnet ist. Dadurch kann beispielsweise der Brennstoff in die Brennerluft eingebracht, insbesondere eingespritzt, werden, während die Brennerluft die Zuführeinrichtung 20 durchströmt und bevor die Brennerluft in die Brennkammer 12 eingeströmt ist. Somit kann das Verschlusselement 24 in der Schließstellung auch verhindern, dass Motorabgas aus der Brennkammer 12 zu dem Einbringelement vordringt und das Einbringelement verschmutzt, sodass mittels des Verschlusselements 24 in der Schließstellung auch das Einbringelement vor einer übermäßigen Rußbelastung und somit von einer übermäßigen Verrußung und Versottung geschützt werden kann.
Besonders gut aus Fig. 2 und 5 ist erkennbar, dass das Verschlusselement 24 eine in Fig. 2 gestrichelte Dichtfläche 28 aufweist, welche zumindest in der Schließstellung an einer korrespondierenden Wandung W des Kammerelements 14 anliegt, sodass zumindest in der Schließstellung die Dichtfläche 28 an der innenumfangsseitigen Mantelfläche 16 des Kammerelements 14 anliegt, da zumindest ein Teil der innenumfangsseitigen Mantelfläche 16 des Kammerelements 14 durch die Wandung W gebildet ist. Alternativ ist es denkbar, dass in der Schließstellung die Dichtfläche 28 mit der Wandung W einen Dichtspalt ausbildet. Die Dichtfläche 28 weist dabei eine in sich geschlossene und somit ringartige oder ringförmige Geometrie auf, welche sich um eine Ausnehmung 30 des Verschlusselements 24 geschlossen herum erstreckt. In der Schließstellung erstreckt sich die vorliegend konvex gewölbte Dichtfläche 28 geschlossen um die Austrittsöffnung 22 herum. Dabei ist die Ausnehmung 30 beziehungsweise ein die Ausnehmung 30 begrenzender und durch einen Wandungsbereich des Verschlusselements 24 gebildeter Boden 32 des Verschlusselements 24 gegenüber der Dichtfläche 28 zurückversetzt. In der Schließstellung ist die Ausnehmung 30 beziehungsweise der Boden 32 gegenüber der Dichtfläche 28 von der Austrittsöffnung 22 weg zurückversetzt, sodass die Ausnehmung 30 beispielsweise ein Reservoir bildet, in welchem beispielsweise nicht verbrannter und somit noch flüssiger Brennstoff gesammelt werden kann, der beispielsweise in deaktiviertem Zustand des Brenners 10 noch unerwünschterweise aus dem Einbringelement austritt und über die Austrittsöffnung 22 in das Reservoir strömt. In der Schließstellung ist die Ausnehmung 30 beziehungsweise der Boden 32 in Überlappung mit der Austrittsöffnung 22 angeordnet, insbesondere von der Austrittsöffnung 22 hin zu der Brennkammer 12 betrachtet. Es ist erkennbar, dass das auch als Schiebergehäuse bezeichnete oder als Schiebergehäuse ausgebildete Gehäuse 26 ein Bauelement des Brenners 10 ist, wobei das Bauelement auch als weiteres Bauelement des Brenners 10 bezeichnet wird. Das Gehäuse 26 (Bauelement) weist eine beispielsweise als Durchgangsöffnung ausgebildete, weitere Ausnehmung 34 auf, durch welche dann, wenn das Verschlusselement 24 relativ zu dem Gehäuse 26 und relativ zu dem Kammerelement 14 zwischen der Schließstellung und der Freigabestellung bewegt wird, zumindest ein Längenbereich L des Verschlusselements 24 hindurchbewegt wird. Beispielsweise ist der Längenbereich L in der Freigabestellung des Verschlusselements 24 in der Ausnehmung 34 und/oder in dem Gehäuse 26 angeordnet. Ferner ist es denkbar, dass in der Schließstellung der Längenbereich L außerhalb des Gehäuses 26 und beispielsweise in Überlappung mit der Austrittsöffnung 22 angeordnet ist. Dabei ist beispielsweise zwischen dem Längenbereich L des Verschlusselements 24 und einem die Ausnehmung 34 des Gehäuses 26 begrenzenden oder bildenden, weiteren Wandungsbereich W2 des Gehäuses 26 eine beispielsweise als Spielpassung ausgebildete Passung ausgebildet, sodass ein übermäßiger Abstand zwischen dem Längenbereich L des Verschlusselements 24 und dem Gehäuse 26 vermieden werden kann. Wird somit beispielsweise das Verschlusselement 24 aus der Schließstellung in die Freigabestellung und/oder von der Freigabestellung in die Schließstellung bewegt, so kann beispielsweise eine auch als Ablagerung bezeichnete oder als Ablagerung ausgebildete Verschmutzung, die sich an dem Verschlusselement 24 angelagert oder abgesetzt hat, von dem Verschlusselement 24 abgestreift und somit durch Abstreifen von dem Verschlusselement 24 entfernt werden, sodass eine Selbstreinigung des Verschlusselements 24 darstellbar ist.
Bei dem in den Fig. gezeigten Ausführungsbeispiel weist der Brenner 10 einen Spindeltrieb 36 auf, mittels welchem das Verschlusselement 24 relativ zu dem Gehäuse 26 und relativ zu dem Kammerelement 14 zwischen der Schließstellung und der Freigabestellung bewegbar, insbesondere hin- und herbewegbar ist. Insbesondere bewirkt der Spindeltrieb 36, dass sich das Verschlusselement 24 dann, wenn das Verschlusselement 24 relativ zu dem Gehäuse 26 und relativ zu dem Kammerelement 14 zwischen der Schließstellung und der Freigabestellung bewegt wird, sowohl rotatorisch bewegt, mithin dreht, als auch gleichzeitig translatorisch bewegt, mithin verschiebt. Mit anderen Worten führt das Verschlusselement 24 dann, wenn es, insbesondere mittels des Spindeltriebs 36, relativ zu dem Kammerelement 14 und relativ zu dem Gehäuse 26 zwischen der Schließstellung und der Freigabestellung bewegt wird, sowohl eine relativ zu dem Gehäuse 26 und relativ zu dem Kammerelement 14 erfolgende, rotatorische Bewegung als auch eine relativ zu dem Kammerelement 14 und relativ zu dem Gehäuse 26 erfolgende, translatorische Bewegung aus, wobei die rotatorische Bewegung auch als Drehbewegung und die translatorische Bewegung auch als Verschieben oder Verschiebung bezeichnet wird. Die translatorische Bewegung des Verschlusselements 24 erfolgt dabei gleichzeitig mit der rotatorischen Bewegung des Verschlusselements 24 und ist somit mit der rotatorischen Bewegung des Verschlusselements 24 überlagert beziehungsweise umgekehrt. Die translatorische Bewegung des Verschlusselements 24 ist in Fig. 4 durch einen Doppelpfeil 38 veranschaulicht, und die rotatorische Bewegung des Verschlusselements 24 ist in Fig. 4 durch einen Pfeil 40 veranschaulicht. Hierfür weist der Spindeltrieb 36 beispielsweise eine auch als Gewindestange bezeichnete oder als Gewindestange bezeichnete Gewindespindel 42 auf, welche ein erstes Gewinde, insbesondere ein Außengewinde, aufweist. Das erste Gewinde ist beispielsweise mit einem an dem Verschlusselement 24 vorgesehenen, zweiten Gewinde verschraubt, wobei das zweite Gewinde beispielsweise ein Außengewinde ist. Die Gewindespindel 42 ist beispielsweise um eine Drehachse 44 insbesondere relativ zu dem Verschlusselement 24 drehbar, sodass eine um die Drehachse 44 und relativ zu dem Verschlusselement 24 erfolgende Drehbewegung der Gewindespindel 42 bewirkbar ist. Beispielsweise wird mittels der Gewinde die Drehbewegung der Gewindespindel 42 in die zuvor beschriebene, translatorische Bewegung des Verschlusselements 24 umgewandelt. Beispielsweise weist der Spindeltrieb 36 einen Motor 46 auf, welcher insbesondere als Elektromotor ausgebildet sein kann. Mittels des Motors 46 ist die Gewindespindel 42 antreibbar und dadurch um die Drehachse 44 insbesondere relativ zu dem Verschlusselement 24 drehbar. Hierdurch ist beispielsweise das erste Gewinde relativ zu dem zweiten Gewinde drehbar, sodass mittels der Gewinde die Drehbewegung der Gewindespindel 42 in die zuvor beschriebene, translatorische Bewegung des Verschlusselements 24 umwandelbar ist oder umgewandelt wird. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt kann durch den Spindeltrieb 36 gleichzeitig die translatorische Bewegung und die rotatorische Bewegung des beispielsweise als Schieber bezeichneten oder als Schieber ausgebildeten Verschlusselements 24 bewirkt werden. Dadurch kann beispielsweise dann, wenn das Verschlusselement 24 zunächst leicht verklebt ist beziehungsweise leicht an dem Gehäuse 26 und/oder dem Kammerelement 14 anhaftet, ein leichtes Losbrechen des Verschlusselements 24 bewirkt werden. Außerdem können durch die Gewinde Betätigungs- oder Stellkräfte zum Bewegen des Verschlusselements 24 besonders gering gehalten werden, sodass der Motor 46 klein, kosten- und gewichtsgünstig ausgestaltet werden kann. Das Gehäuse 26 ist oder bildet beispielsweise eine Schiebekulisse, in und/oder entlang welcher das Verschlusselement 24, insbesondere geführt, zwischen der Schließstellung und der Freigabestellung bewegbar ist. Insbesondere können das Gehäuse 26 und somit die Schiebekulisse direkt an das Kammerelement 14 angeflanscht werden oder sein, beispielsweise mittels eines Sechskants. Dadurch kann der Brenner 10 zeit- und kostengünstig hergestellt werden. Außerdem kann eine thermische Überlastung der auch als Zündkomponente bezeichneten Zündeinrichtung 18 vermieden werden, sodass auch über eine hohe Lebens- und Betriebsdauer des Brenners 10 hinweg ein effizienter und effektiver Betrieb des Brenners 10 gewährleistet werden kann.
Fig. 3 zeigt den Brenner 10 ausschnittsweise in einer schematischen und geschnittenen Perspektivansicht. Besonders gut erkennbar ist, dass das Kammerelement 14 einen Boden 48 aufweist, welcher mehrere Durchgangsöffnungen 50 aufweist. Das Brennerabgas kann die Durchgangsöffnungen 50 durchströmen und somit über die Durchgangsöffnungen 50 aus der Brennkammer 12 ausströmen und in den Abgastrakt einströmen. Bezugszeichenliste
10 Brenner
12 Brennkammer
14 Kammerelement
16 innenumfangsseitige Mantelfläche
18 Zündeinrichtung
20 Zuführeinrichtung
22 Austrittsöffnung
24 Verschlusselement
26 Gehäuse
28 Dichtfläche
30 Ausnehmung
32 Boden
34 Ausnehmung
36 Spindeltrieb
38 Doppelpfeil
40 Pfeil
42 Gewindespindel
44 Drehachse
46 Motor
48 Boden
50 Durchgangsöffnung
L Längenbereich
W Wandungsbereich
W2 Wandungsbereich

Claims

Patentansprüche Brenner (10) für einen von Abgas einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs durchströmbaren Abgastrakt, mit einer Brennkammer (12), in welcher ein Luft und einen Brennstoff umfassendes Gemisch zu zünden und dadurch zu verbrennen ist, wodurch ein den Abgastrakt durchströmendes Gas erwärmbar ist, und mit einer von der Luft durchströmbaren Zuführeinrichtung (20), welche wenigstens eine von der Luft durchströmbare Austrittsöffnung (22) aufweist, über welche die Luft aus der Zuführeinrichtung (20) abführbar und in die Brennkammer (12) einleitbar ist, mit einem Verschlusselement (24), welches zwischen einer die Austrittsöffnung (22) zu der Brennkammer hin überdeckenden Schließstellung und wenigstens einer die Austrittsöffnung (22) zu der Brennkammer (12) hin freigebenden Freigabestellung bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement (24) eine Dichtfläche (28) aufweist, welche in der Schließstellung an einer korrespondierenden Wandung (W) des Brenners (10) anliegt oder in der Schließstellung mit der Wandung (W) einen zwischen der Wandung (W) und der Dichtfläche (28) angeordneten Dichtspalt ausbildet, wobei die Dichtfläche (28) eine in sich geschlossene Geometrie aufweist, welche sich um eine Ausnehmung (30) des Verschlusselements (24) und in der Schließstellung um die Austrittsöffnung (22) geschlossen herumerstreckt, wobei die Ausnehmung (32) gegenüber der Dichtfläche (28) und in der Schließstellung weg von der Austrittsöffnung (22) zurückversetzt ist. Brenner (12) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass in der Schließstellung die Ausnehmung (30) des Verschlusselements (24) in Überlappung mit der Austrittsöffnung (22) angeordnet ist. Brenner (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtfläche (28) konvex gewölbt ist. Brenner (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein als Festkörper ausgebildetes und die Brennkammer (12) zumindest teilweise begrenzendes Kammerelement (14). Brenner (12) nach Anspruch 4 in dessen Rückbezug auf einen der Ansprüche 1 bis
3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung (W) durch das Kammerelement (14) des Brenners (12) gebildet ist. Brenner (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bauelement (26) des Brenners (12) eine Ausnehmung (34) aufweist, durch welche beim Bewegen des Verschlusselements (24) zwischen der Schließstellung und der Freigabestellung zumindest ein Längenbereich (L) des Verschlusselements (24) hindurchbewegbar ist. Brenner (12) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Längenbereich (L) des Verschlusselements (24) und einem die Ausnehmung (34) des Bauelements (26) direkt begrenzenden Wandungsbereich (W) des Bauelements (26) eine Passung ausgebildet ist. Kraftfahrzeug, mit einer Verbrennungskraftmaschine, mittels welcher das Kraftfahrzeug antreibbar ist, und mit einem von Abgas der Verbrennungskraftmaschine durchströmbaren Abgastrakt, welcher wenigstens einen Brenner (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist.
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