[发明专利]用于内燃机排气后处理的加热装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于加热内燃机的排气流以使排气温度适用于排气后处理系统的装置，例如，用于柴油微粒过滤器的再生，用于加热柴油氧化催化剂体，和/或用于加热选择性催化还原催化剂体。

背景技术

排气后处理系统(例如在微粒过滤器中)用于从燃烧排气流中去除特定物质，以及用于将某些燃烧产物转化为其他物质，例如将氮氧化物(NO_X)选择性地催化转化为氮气和水。

例如，柴油微粒过滤器用于在微粒物质(尤其是不完全燃烧的产物)排放至周围环境中之前将其除去。所收集的微粒物质最终会使过滤器负荷过重，因此必须将其除去。目前使用的方案是一种被称为过滤器再生的方法，它升高过滤器的温度来使所收集的微粒物质燃烧。实现该过程最简便的方法是升高发动机排气的温度。在某些发动机应用中(例如在公路卡车上的发动机应用中)，发动机排气达到了足以将微粒过滤器加热到使其再生的温度；而在另外一些应用中，其工作循环无法产生足够高的排气温度，因此需要一些干预。

已知存在有多种干预方法，包括：暂时改变发动机燃烧参数以升高排气温度，以及利用加热装置向排气流中增加热量。该加热装置通常是燃烧器装置，它使燃料燃烧并将燃烧流引导到发动机排气中。

发明内容

但是，目前的加热装置存在一些问题，包括：尺寸(当该装置与柴油微粒过滤器整合为一体时)、成本和操作复杂性。本发明涉及一种克服了本领域中的上述问题的加热装置。

本发明提出了一种加热装置，该加热装置能够安装在适合于其车辆结构的车辆发动机排气系统中，该装置包括用于接收排气的入口和用于将(该装置运行时被加热的)排气排出到排气后处理系统中的出口。

根据本发明的装置将加热装置与柴油微粒过滤器分离，从而允许较短的柴油微粒过滤器，且有益于更方便地安装该加热装置及柴油微粒过滤器(DPF)。

本发明的装置也提供这样的加热装置：它使得对加热装置的燃烧控制与对发动机的控制分离，因此简化了对这两个系统的控制，并使得更容易进行问题的诊断。

根据本发明的装置包括壳体和安装于壳体内的燃烧器，该壳体形成有内部空间。该壳体具有入口和出口，以将该壳体连接在发动机排气管道中。所述入口接收排气，所述出口排出排气。在该壳体中，排气被引导而在燃烧器周围流动，但该排气不构成用于所述燃烧器的助燃空气的一部分。

所述装置还包括空气输送装置，优选是由发动机排气驱动的涡轮压缩机。该涡轮压缩机的涡轮机入口连接到排气管道并可以由阀控制。涡轮机的出口连接到排气管道。该涡轮压缩机的压缩机吸入环境空气，将该空气压缩，并将压缩后的空气传输至燃烧器的入口，该压缩机的出口连接到所述燃烧器。该压缩机的入口可连接到用于发动机的助燃空气过滤器以吸入经过过滤的空气，或者具有专用的空气过滤器。

当燃烧器运行时，该装置控制所述阀打开，以使排气驱动涡轮机，并且压缩机向燃烧器供给助燃空气。发动机排气流入到所述壳体中并围绕该燃烧器，来自该燃烧器单元的热量被排气带走。排气和来自燃烧器的燃烧气体在该壳体中混合，并经过所述壳体的出口流到排气管道的下游部分或直接进入排气后处理装置中。

附图说明

通过参照以下详细描述并结合附图来阅读，将能更好地理解本发明，在这些附图中：

图1是与发动机和排气后处理系统一起示出的、根据本发明的排气加热装置的示意图；

图2是本发明一个实施例的正视图；

图3是图2所示的实施例的截面图，示出了各个内部部件及结构；

图4是本发明的涡轮压缩机支撑单元的侧视截面图；

图5是本发明的燃烧器支撑单元的侧视截面图；并且

图6是本发明的燃烧器支撑单元的一个替代实施例的侧视截面图。

具体实施方式

下面将结合附图来描述本发明。图1是示意图，示出了根据本发明的装置40(即，虚线框内的各个部件)、以及内燃机10和排气后处理系统30、32、34。

内燃机10包括用于助燃空气的进气歧管12以及用于排出排气14的排气歧管。排气管道16将排气运送到涡轮增压器的涡轮机18。涡轮机18由排气驱动并连接到压缩机20以驱动该压缩机20。压缩机20压缩环境空气，该环境空气由助燃空气进气管线22输送至进气歧管12。环境空气最先被过滤器24过滤，以将杂质(例如灰尘)从该环境空气中除去。