專利名稱：柴油機(jī)廢氣后處理裝置再生系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及運(yùn)行中的廢氣后處理裝置的再生，尤其，涉及一種啟動(dòng)這種再生的廢氣燃料噴射系統(tǒng)(exhaust fuel injection system)。
背景技術(shù)：
柴油機(jī)后處理裝置如催化柴油機(jī)顆粒過濾器(CDPF)和NOx吸收催化轉(zhuǎn)換器(NAC)在控制柴油機(jī)排放領(lǐng)域是公知的。在柴油機(jī)運(yùn)行過程中，作為燃燒的副產(chǎn)物產(chǎn)生了氮氧化物和碳顆粒。隨后這些物質(zhì)由NAC和CDPF收集。當(dāng)這些氮氧化物和碳顆粒在這些后處理裝置中積聚時(shí)，后處理裝置必需再生。這主要通過減少這些裝置上的氮氧化物和氧化碳顆粒來完成的。
通常，通過在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過程中每隔幾分鐘的幾秒鐘內(nèi)將發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行至富油狀態(tài)，從而提供能將儲(chǔ)存在NAC內(nèi)的氮氧化物還原的還原劑，使NAC裝置得以再生。然而，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行至富油狀態(tài)時(shí)，可能會(huì)造成燃料浪費(fèi)，并且在所述還原劑被用來再生NAC前，多余的燃料可能已經(jīng)被完全氧化或產(chǎn)生過度的油煙。
CDPF裝置需要在一個(gè)較長的時(shí)間間隔內(nèi)進(jìn)行再生，例如車輛每行駛200英里。CDPF的再生通常這樣完成在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣沖程中將燃料噴射入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸中以形成燃料蒸汽，所述蒸汽被廢氣攜帶著以便在CDPF內(nèi)進(jìn)行燃燒。然而，由于依賴于定時(shí)和發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行條件，在燃料蒸汽到達(dá)CDPF前，該后噴射燃料可能會(huì)被完全氧化或產(chǎn)生油煙。
一種再生CDPF的建議方法是后噴射，該方法包括將低壓柴油燃料直接噴射到發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣的下游端。然而，由于依賴于排氣溫度，噴射的燃料可能不會(huì)完全汽化，從而導(dǎo)致在排放系統(tǒng)中碳沉積物的形成。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種改進(jìn)的柴油機(jī)廢氣后處理裝置再生系統(tǒng)，該裝置降低燃料噴射器的溫度并提高了后處理再生過程中后噴射燃料的汽化度。
該系統(tǒng)包括一個(gè)排氣管或?qū)Ч?，所述排氣管或?qū)Ч芟薅艘粋€(gè)接收發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣的內(nèi)部通道和一個(gè)后處理裝置，例如柴油機(jī)氧化催化轉(zhuǎn)換器(DOC)和催化柴油機(jī)顆粒過濾器(CDPF)。所述排氣導(dǎo)管包括一個(gè)位于后處理裝置上游的內(nèi)部燃料汽化部件和數(shù)個(gè)位于汽化部件和后處理裝置之間的內(nèi)擋板，所述內(nèi)擋板通過延長混合通道提高了燃料汽化度。所述汽化部件可優(yōu)選地為一個(gè)水平延伸盤，其通過一個(gè)連接支撐件支承在排氣導(dǎo)管內(nèi)。如果有需要，該盤可以具有一個(gè)周邊凸起的邊緣，以便在盤表面上暫時(shí)容納未被汽化的燃料。
所述導(dǎo)管的連接件殼體形成了一個(gè)朝向?qū)Ч艿膬?nèi)部通道開口的腔體，并適于引導(dǎo)燃料通過所述腔體。該連接件的較低部與排氣導(dǎo)管相連接。一個(gè)低壓底部給料型燃料噴射器，其具有一個(gè)密封在所述腔體內(nèi)的燃料入口和一個(gè)對(duì)準(zhǔn)內(nèi)部通道的噴嘴，在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)每隔一段時(shí)間將柴油噴射入內(nèi)部通道。一對(duì)由連接件殼體限定的燃料流出口容許加壓的燃料進(jìn)入腔中，以便使燃料環(huán)繞著燃料噴射器的入口部循環(huán)。該循環(huán)流動(dòng)的燃料為燃料噴射器和所述殼體提供冷卻，以吸收從廢氣中傳遞來的熱量。
一個(gè)燃料泵從例如車輛燃料箱的燃料補(bǔ)給部抽取燃料，以將加壓的燃料提供給所述殼體和噴射器的入口部。
一個(gè)本領(lǐng)域公知的發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊(ECM)，在需要時(shí)控制燃料噴射器的燃料輸送，以啟動(dòng)后處理裝置的再生。
在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，流經(jīng)廢氣后處理系統(tǒng)的廢氣首先加熱汽化單元，然后流經(jīng)DOC到達(dá)CDPF，其中當(dāng)凈化的廢氣流經(jīng)時(shí)碳顆粒被捕獲。在一段時(shí)間或一定工作間隔后，碳顆粒在CDPF中沉積，ECM激活燃料噴射器，使霧化燃料噴射到汽化部件上。當(dāng)噴射器噴射出的霧化燃料與熱的汽化部件接觸時(shí)，燃料被汽化并與廢氣相混合。當(dāng)廢氣攜帶汽化燃料通過排氣導(dǎo)管到達(dá)后處理裝置時(shí)，擋板延長了混合通道并提高了燃料的汽化程度。
汽化燃料首先與DOC接觸，啟動(dòng)汽化燃料的氧化。所述氧化燃料所產(chǎn)生的熱量經(jīng)由廢氣后處理裝置傳遞，并氧化了收集于CDPF中的碳，從而再生CDPF。在一段預(yù)定的時(shí)段后，控制器使燃料噴射器關(guān)閉以停止再生過程。
本發(fā)明的這些和其他特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將通過下面本發(fā)明的配有附圖的特定具體的實(shí)施方式得到更充分的理解。


附圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的廢氣后處理系統(tǒng)的示意圖；
附圖2示出了附圖1中汽化部件和與一個(gè)燃料補(bǔ)給系統(tǒng)安裝在一起的燃料噴射器的部分示意圖。
具體實(shí)施例方式
首先詳細(xì)地參看附圖1，附圖標(biāo)記10一般性地代表一個(gè)柴油廢氣排放控制裝置再生系統(tǒng)，該系統(tǒng)用來再生內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)中的排放控制裝置。系統(tǒng)10包括一個(gè)排氣導(dǎo)管12，該排氣導(dǎo)管限定一個(gè)內(nèi)部通道13，該通道適于將廢氣引導(dǎo)入廢氣后處理裝置14，例如安裝在一個(gè)催化柴油機(jī)顆粒過濾器18(CDPF)之前的柴油氧化催化轉(zhuǎn)換器16(DOC)。排氣導(dǎo)管12包括一個(gè)安裝于后處理裝置14上游端的內(nèi)部燃料汽化部件20和數(shù)個(gè)位于汽化部件和后處理裝置之間的內(nèi)擋板22。
汽化部件20優(yōu)選地為一個(gè)水平延伸盤24，其由一個(gè)連接支撐件26支承于排氣導(dǎo)管12內(nèi)。如果需要，盤24可以具有一個(gè)凸起的邊緣28，用于在盤表面上暫時(shí)存放還未汽化的燃料。
一個(gè)低壓底部給料型噴射器30的噴嘴29定位為直接將柴油噴射入排氣導(dǎo)管12內(nèi)的汽化部件20之上，如附圖2所示。燃料噴射器30的入口部31安裝于連接件殼體34的腔體32中，所述連接件殼體34具有一個(gè)與排氣導(dǎo)管12相連的較低部36。腔體32通過導(dǎo)管內(nèi)的開口37朝向內(nèi)部通道13開口。該殼體設(shè)置有燃料流開口38和39，它們?cè)试S燃料流入并通過腔體32。
在噴射器30和殼體34之間的上下密封40、41阻止腔體32發(fā)生燃料泄漏。噴射器30安裝于腔體32中，用于接收來自腔體32的加壓的柴油，并在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過程中每隔一段時(shí)間將柴油噴射到導(dǎo)管12的內(nèi)部通道13內(nèi)的汽化部件20上。此外，循環(huán)通過殼體的腔體32的加壓燃料為殼體和噴射器提供冷卻，以使它的運(yùn)行不被廢氣的高溫?fù)p害。
加壓的燃料優(yōu)選地由一個(gè)車輛燃料箱44供給。一個(gè)低壓燃料泵46抽吸燃料箱44的柴油，并使低壓燃料在一個(gè)流過殼體34再回到燃料箱的循環(huán)中流動(dòng)。低壓燃料持續(xù)不斷地循環(huán)通過殼體34并圍繞著燃料噴射器30，以冷卻所述燃油噴射器和殼體。一個(gè)可選的熱交換器48可以安裝在殼體34和燃料箱44中間，以降低回到燃料箱的燃料的溫度。
一個(gè)本領(lǐng)域公知的發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊(ECM)50，在需要的情況下控制噴射器30的燃料輸送，以啟動(dòng)后處理裝置的再生。
在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過程中，燃燒產(chǎn)生的廢氣中包括以碳煙形式存在的碳。此后該廢氣由發(fā)動(dòng)機(jī)排入排氣導(dǎo)管12。當(dāng)廢氣流經(jīng)排氣導(dǎo)管12時(shí)，廢氣中的熱量提高了汽化部件20和擋板22的溫度。而后廢氣到達(dá)后處理裝置14，在其中碳顆粒被催化柴油機(jī)顆粒過濾器18所吸收。一段時(shí)間后，在柴油顆粒過濾器18上沉積的碳顆粒會(huì)造成背壓升高，進(jìn)而損害發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行效率。為了避免這種現(xiàn)象發(fā)生，有必要定期進(jìn)行顆粒過濾器的再生。
在預(yù)定的間隔時(shí)間內(nèi)或者有壓力信號(hào)作信號(hào)提示時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊50激活燃料噴射器30噴射燃料到汽化部件20上。當(dāng)燃料與熱的汽化部件20接觸時(shí)，來自汽化部件20和周圍廢氣中的熱量使燃料汽化并與流經(jīng)排氣導(dǎo)管12的廢氣相混合。
當(dāng)在汽化部件20的盤24周圍設(shè)置邊緣28時(shí)，該邊緣有助于在盤表面上存放未汽化的燃料，以給燃料的汽化留有更多的時(shí)間。
汽化燃料和未被汽化的液滴與廢氣一道流經(jīng)排氣導(dǎo)管12到達(dá)后處理裝置14。當(dāng)汽化的燃料被攜帶著流經(jīng)排氣導(dǎo)管12中時(shí)混合擋板22產(chǎn)生湍流，該湍流幫助燃料蒸汽與廢氣相混合?；旌蠐醢?2還可延長汽化部件20和后處理裝置14之間的路程，以允許有更多的時(shí)間用來汽化。
當(dāng)汽化燃料和廢氣接觸柴油氧化催化劑16時(shí)，催化劑開始氧化汽化燃料并在后處理裝置14中產(chǎn)生熱量。由氧化燃料產(chǎn)生的熱量引起沉積在催化柴油機(jī)顆粒過濾器18中的碳的氧化(燃燒)，由此再生顆粒過濾器。在一個(gè)預(yù)定的時(shí)間段后，發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊50關(guān)閉燃料噴射器30以中止再生過程。
應(yīng)該可以理解，所述再生系統(tǒng)10可以被修改并應(yīng)用到其他廢氣排放裝置中，例如NOx吸收催化轉(zhuǎn)換糊(NAC)。在這種情況下，燃料噴射器可以被用來與汽化部件和混合擋板相配合，以便在發(fā)動(dòng)機(jī)和NAC之間提供汽化燃料，從而減少發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過程中由NAC收集的氮氧化物。
雖然本發(fā)明由上述特定的優(yōu)選實(shí)施例作為參考進(jìn)行描述，但是應(yīng)該可以了解到在本發(fā)明所述概念的精神和范圍內(nèi)可以作出很多變化。因此，本發(fā)明并不僅限于所述公開的實(shí)施例，它具有如下面權(quán)利要求書的語言所限定的全部范圍。
權(quán)利要求
1.一種柴油機(jī)廢氣后處理裝置再生系統(tǒng)，包括一個(gè)排氣導(dǎo)管，其限定一個(gè)將發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣引導(dǎo)至下游后處理裝置的相連的內(nèi)部通道；一個(gè)連接件殼體，其位于排氣導(dǎo)管上并形成一個(gè)通向該內(nèi)部通道的腔體，該殼體具有一個(gè)連接到該排氣導(dǎo)管并且適于引導(dǎo)燃料通過所述腔體的下部；一個(gè)底部供給燃料噴射器，其具有一個(gè)密封于前述腔體內(nèi)的燃料入口和一個(gè)對(duì)準(zhǔn)內(nèi)部通道的噴嘴，該燃料噴射器被配置成被通過該殼體的再循環(huán)燃料流冷卻，并且可在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行期間間歇地將柴油噴射入所述內(nèi)部通道中；從而被噴射入該內(nèi)部通道的燃料被熱廢氣氣化，并被運(yùn)載到該后處理裝置，有助于該裝置的再生。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于包括一個(gè)被置于該排氣導(dǎo)管內(nèi)以攔截被噴入該內(nèi)部通道的燃料的汽化部件，該汽化部件可吸收廢氣中的熱量，用于汽化沉積在該部件上的燃料。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于包括多個(gè)置于該排氣導(dǎo)管內(nèi)的向內(nèi)延伸的混合擋板，所述擋板被置于該汽化部件和該后處理裝置之間，從而延長該內(nèi)部通道以改善燃料汽化。
4.一種柴油機(jī)廢氣后處理裝置再生系統(tǒng)，包括一個(gè)適于接收發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣的排氣導(dǎo)管，被連接成將該廢氣運(yùn)載到廢氣后處理裝置的下游；一個(gè)安裝于該排氣導(dǎo)管內(nèi)的汽化部件，其吸收廢氣中的熱量，以汽化沉積于其上的燃料；以及一個(gè)燃料噴射器，其在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過程中間歇性地噴射柴油到該排氣導(dǎo)管內(nèi)的汽化部件上；其中被噴射到該汽化部件上的燃料被廢氣熱量汽化，并被運(yùn)載到該廢氣后處理裝置，以有助于該裝置的再生。
5.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于包括數(shù)個(gè)置于排氣導(dǎo)管內(nèi)的向內(nèi)延伸的混合擋板，所述擋板置于汽化部件和后處理裝置之間，用于延長內(nèi)部通道以提高燃料汽化度。
6.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于該汽化部件是一個(gè)在該排氣管道內(nèi)縱向延伸的盤子，并由一連接支撐件支承在該排氣管道內(nèi)。
7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于所述盤一般是水平的，并具有一個(gè)凸起的周邊，以暫時(shí)地留住液態(tài)燃料。
8.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于包括一個(gè)控制器，其用于控制燃料噴射器的燃料噴射。
9.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于所述噴射器是一種電控底部供給燃料噴射器。
10.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于該燃料噴射器具有一個(gè)被密封地安裝在一個(gè)殼體中的燃料入口，該殼體具有一個(gè)連接到該排氣導(dǎo)管的較低部和一些允許加壓燃料流入并環(huán)繞該噴射器燃料入口循環(huán)來冷卻該噴射器的燃料流開口。
11.一種柴油機(jī)排氣后處理裝置再生系統(tǒng)，包括一個(gè)適于接收發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣的排氣導(dǎo)管，并被連接來將該排氣運(yùn)載到廢氣后處理裝置的下游。一個(gè)燃料噴射器，其在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過程中間歇性地將柴油噴射到該排氣導(dǎo)管內(nèi)；數(shù)個(gè)置于該排氣導(dǎo)管內(nèi)的向內(nèi)延伸的混合擋板，所述擋板置于該燃料噴射器和該后處理裝置之間，從而延長在該燃料噴射器和該后處理裝置之間的混合通道，以改善燃料汽化；從而被噴射到該排氣導(dǎo)管上的燃料被廢氣熱量汽化，并當(dāng)將其運(yùn)載到該廢氣后處理裝置時(shí)，借助于這些檔板與該放心氣混合，以有助于該后處理裝置的再生。
全文摘要
一種柴油機(jī)廢氣后處理裝置再生系統(tǒng)，包括一個(gè)適于引導(dǎo)廢氣排入廢氣后處理裝置的排氣導(dǎo)管。該系統(tǒng)進(jìn)一步包括一個(gè)低壓底部給料型燃料噴射器，該燃料噴射器具有一個(gè)完全容納在一個(gè)連接件殼體的腔體中的入口部，所述連接件殼體具有一個(gè)連接到排氣導(dǎo)管的較低部。所述殼體設(shè)置有燃料流開口，以允許低壓燃料循環(huán)流動(dòng)來冷卻位于腔體中的燃料噴射器入口部。噴射入排氣導(dǎo)管的燃料適宜地對(duì)準(zhǔn)一個(gè)位于排氣導(dǎo)管內(nèi)的汽化部件，該部件吸收廢氣的熱量并使沉積其上的燃料汽化。數(shù)個(gè)位于排氣導(dǎo)管內(nèi)的向內(nèi)延伸的混合擋板將汽化部件和后處理裝置隔開，從而延長了混合通道，進(jìn)而提高燃料的汽化度以幫助所述裝置的再生。
文檔編號(hào)B05B1/30GK101035968SQ200580024836
公開日2007年9月12日 申請(qǐng)日期2005年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月23日
發(fā)明者D·L·希爾登, C·C·克雷林 申請(qǐng)人:通用汽車公司