一种基于火焰光谱检测的DPF再生用燃烧器的制作方法

本实用新型涉及一种基于火焰光谱检测的DPF再生用燃烧器，属于燃烧器技术领域。

背景技术：

随着我国大气环境恶化和排放法规的日趋严格，柴油车从京Ⅴ/国Ⅵ阶段安装DPF（Diesel Particulate Filter柴油颗粒过滤器）成为了大家的共识和唯一可行的技术措施。DPF再生燃烧器属于喷油助燃再生技术领域，国外对该技术的研究早在上个世纪八十年代开始，但由于发动机机内净化技术发展得较为成熟、能满足产业化和排放法规要求，燃烧器再生技术及其装置需求减弱并没有得到持续发展，但随着欧Ⅳ和欧V甚至更为严格的排放标准的实施，该技术发动机使用工况严酷应用条件又重新获得了使用价值。国内的对于该技术的研究起始于一些科研院校，但由于国内的排放法规水平相对落后以及市场需求较低，DPF燃烧器产品化应用较少，大多都处于实验研究阶段，近年来随着我国大气环境恶化和人们环保意识的不断提高，适合市场需求的DPF燃烧器重新引起了人们的关注，也有一些企业推出了相关产品但可靠性较差、故障率较高，能直接面对市场的高可靠性DPF燃烧器鲜有报道。当前DPF燃烧器普遍存在的工作范围狭窄、火焰稳定性差、燃烧监测缺失等问题。

经过对现有燃烧器的应用和分析，其主要的技术缺点是：

一、DPF燃烧器的火焰稳定性差: 油气混合不均匀，缺乏稳流设计，燃油容易堆积在腔体壁面形成积碳，火焰较长，容易直接烧到载体。

二、缺少火焰监测与控制：现有燃烧器缺乏火焰监测，大多都采用温度传感器进行间接判断燃烧器点火是否成功，由于传感器的迟滞导致失火或间断失火无法判断。

技术实现要素：

为了解决上述存在的问题，本实用新型公开了一种基于火焰光谱检测的DPF再生用燃烧器，其具体技术方案如下：

一种基于火焰光谱检测的DPF再生用燃烧器，包括点火系统、喷射系统、进气系统、紊流系统和火焰监测系统，

所述紊流系统包括燃烧头紊流装置和燃烧腔紊流装置，所述燃烧头紊流装置包括燃烧头、导流罩、喉管、扰流挡板、扰流孔和定位销，所述燃烧腔紊流装置包括燃烧腔、挡油圈、挡油板和燃烧腔紊流网孔板。

所述燃烧头的首端与助燃空气进气管连通，燃烧头的尾端与燃烧腔连通，所述燃烧腔靠近燃烧头的一端侧壁设置废气进管，所述废气进管与燃烧腔贯通。

所述燃烧腔内部靠近燃烧头一端设置有燃烧头紊流网孔罩，所述燃烧头紊流网孔罩的端部设置有朝向燃烧腔尾端呈喇叭形状扩张的燃烧腔紊流网孔板，所述燃烧腔紊流网孔板内设置有与其形状对应的中心挡油板和挡油圈。

所述燃烧头内部设置有扰流板和扰流控，所述扰流板和扰流控设置于喉管内，所述喉管设置于导流罩内，所述导流罩与助燃空气进气管之间设置有壳体，所述壳体包覆着燃烧头，所述壳体设置有高压接线座。

所述火焰监测系统包括设置在燃烧头的尾端的火焰检测传感器底座，所述火焰检测传感器底座连接设置火焰检测传感器。

所述喉管四周设置有喉管定位销，所述喉管与导流罩通过喉管定位销连接固定。

所述燃烧头紊流网孔罩设置于导流防护罩内，所述导流防护罩包围住燃烧头紊流网孔罩。

所述点火系统包括设置在喉管内的点火电极。

所述喷射系统包括设置在喉管中心的喷嘴，所述扰流板的中心设置有通孔，所述喷嘴延伸至该通孔中，所述点火电极位于喷嘴旁边，所述进油管座连接有进油管，油通过喷嘴喷向燃烧腔。

所述进气系统包括废气进管和助燃空气进气管，所述助燃空气进气管与喷嘴的进气端连通，所述废气进管朝向燃烧腔内通入废气。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型，燃烧器设置两级强紊流燃烧系统，解决了燃烧器的油气混合气燃烧的稳定性难题，有利于高温燃烧气体与排气的充分混合，强迫紊流设计使燃烧器的火焰燃烧更为充分，提高了燃烧器的功率和热效率，使得燃烧器设计更紧凑。

与常规采用温度传感器间接检测不用，采用火焰光强度检测系统，解决了燃烧器火焰无法实时快速检测的难点。火焰光强检测效果直接，动态响应性好；高能点火解决了现有燃烧器点火不稳定、点火困难的弊端。

燃烧器实际实施效果良好，能满足最苛刻运行工况下柴油机的DPF再生要求，响应及时，功率大，热效率高，升温效果明显，DPF再生彻底。

燃烧器采用两级紊流结构设计，尾气速度均匀性>0.97；挡油圈使油滴不会直接进入DPF载体，燃烧器火焰均匀饱满，呈略微收敛形态。

火焰检测传感器安装在燃烧头尾部，当喷油开启后，在一定的点火时间内，如果传感器检测到火焰信号，则认为点火成功，反之则认为失败，失败后将继续尝试标定次数的点火，如果仍然点火失败，将采取报错降级措施。如果在再生过程中火焰意外熄灭，传感器会根据实时信号立即启动点火，保证火焰的连续性，相应及时。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图，

图2—图5是本实用新型的燃烧头结构示意图，

图6—图8是本实用新型的燃烧腔内部结构示意图，

附图标记列表：1—壳体，2—高压接线座，3—进油管座，4—导流罩，5—扰流板，6—扰流控，7—火焰检测传感器底座，8—喉管定位销，9—进气管，10—喉管，11—喷嘴，12—点火电极，13—挡油圈，14—中心挡油板，15—燃烧腔紊流网孔板，16—燃烧头紊流网孔罩，17—导流防护罩，18—燃烧腔，19—废气进管，20—燃烧头，21—助燃空气进气管。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本实用新型。应理解下述具体实施方式仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。

结合附图可见，本基于火焰光谱检测的DPF再生用燃烧器，包括点火系统、喷射系统、进气系统、紊流系统和火焰监测系统。

所述紊流系统包括燃烧头紊流装置和燃烧腔紊流装置，所述燃烧头紊流装置包括燃烧头、导流罩、喉管、扰流挡板、扰流孔和定位销，所述燃烧腔紊流装置包括燃烧腔、挡油圈、挡油板和燃烧腔紊流网孔板；燃烧头紊流装置目的是促使燃油和空气充分混合，形成合理空燃比的混合气，有利于形成稳定的火焰；燃烧腔紊流装置目的有强化混合气充分混合和燃烧，高温火焰与排气的充分混合和传热让燃烧器出口气体温度均匀性，消除未燃油滴。

所述燃烧头的首端与助燃空气进气管连通，燃烧头的尾端与燃烧腔连通，所述燃烧腔靠近燃烧头的一端侧壁设置废气进管，所述废气进管与燃烧腔贯通；废气从燃烧腔紊流网孔板进入燃烧腔，与燃烧头出来的火焰在燃烧腔进行混合并被加热，中心挡油板能直接拦截火焰中未燃的油滴， 油滴碰撞中心挡油板后一部分留在挡油板上被高温氧化，一部分随着气流向两边扩散，在扩散过程中继续被氧化或者与气流中其他未燃油滴一起被燃烧腔出口处的挡油圈拦截并最终氧化。挡油圈和中心挡油板的设计保证燃烧器不会产生油滴泄漏至DPF，同时挡油圈、网孔板、挡油板的配合使得燃烧器火焰形态在径向圆周截面上分布均匀、呈现出口收拢态，提高了出口温度均匀性和速度均匀性。

所述燃烧腔内部靠近燃烧头一端设置有燃烧头紊流网孔罩，所述燃烧头紊流网孔罩的端部设置有朝向燃烧腔尾端呈喇叭形状扩张的燃烧腔紊流网孔板，所述燃烧腔紊流网孔板内设置有与其形状对应的中心挡油板和挡油圈；

所述燃烧头内部设置有扰流板和扰流控，所述扰流板和扰流控设置于喉管内，所述喉管设置于导流罩内，所述导流罩与助燃空气进气管之间设置有壳体，所述壳体包覆着燃烧头，所述壳体设置有高压接线座。喉管的位置可以根据需要进行调节，当调节位置确定后定位销可将喉管位置固定，新鲜空气经过喉管与扰流板之间的缝隙、扰流孔和喷射中心孔三个位置流出，并形成扰流效果，强迫气流的紊流主要是通过调节喉管的位置，间接形成喉管与扰流板之间的间隙改变来达到设定的紊流效果。燃烧头紊流网孔罩对火焰起到收敛作用以及未燃油滴二次碰撞过滤燃烧作用，导流防护罩保护火焰不被侧向进入的废气干扰，同时对进入的废气起到强迫导向分流效果。

所述火焰监测系统包括设置在燃烧头的尾端的火焰检测传感器底座，所述火焰检测传感器底座连接设置火焰检测传感器。火焰检测传感器可以直接检测火焰的光强度，对燃烧情况起到最直接的监测效果，安装底座的位置保证了传感器能直接探测到火焰情况，当出现火焰燃烧不稳定或失火现象时，火焰检测传感器将检测到的光强信号实时传送给燃烧器控制系统，以便对电极点火和火焰燃烧情况做出相应处理。

所述喉管四周设置有喉管定位销，所述喉管与导流罩通过喉管定位销连接固定。

所述燃烧头紊流网孔罩设置于导流防护罩内，所述导流防护罩包围住燃烧头紊流网孔罩。

所述点火系统包括设置在喉管内的点火电极。

所述喷射系统包括设置在喉管中心的喷嘴，所述扰流板的中心设置有通孔，所述喷嘴延伸至该通孔中，所述点火电极位于喷嘴旁边。

所述进气系统包括废气进管和助燃空气进气管，所述助燃空气进气管与喷嘴的进气端连通，所述废气进管朝向燃烧腔内通入废气。

燃烧器通过火焰对发动机废气进行加热，使废气达到DPF再生温度，实现DPF再生过程。当DPF需要再生时，所述燃烧器按照再生需求的喷油量喷油并供给合适的高压新鲜空气，同时触发高压点火模块点火，点燃油气混合气燃烧，火焰在喉管和导流罩的作用下形成合适气流进入燃烧腔对尾气进行加热，火焰监测模块在燃烧器工作期间持续对火焰燃烧情况进行监测。

本实用新型方案所公开的技术手段不仅限于上述技术手段所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。

以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。