具有空气辅助燃料喷嘴和汽化点火系统的燃烧器的制造方法_3

文档序号:9308220阅读:来源:国知局
有锥状端部172的大致圆柱形的内腔170。内腔170可通过第一凹槽136与燃料入口通道97流体连通。
[0047]内喷嘴体部123的头部158可从体部156的锥状部166的端部径向向外延伸。喷嘴帽124和头部158可被容纳于外喷嘴体部122的第一凹槽148中。喷嘴帽124可被焊接于外喷嘴体部122,从而将头部158固定于第一凹槽148中。头部158可包括燃料排出孔174和多个空气排出孔176。燃料排出孔174可与内腔170和喷嘴帽124的出口孔178流体连通。空气排出孔176可与环形通路168和喷嘴帽124的出口孔178流体连通。从燃料排出孔174排出的燃料在出口孔178中和/或出口孔178的下游可通过来自空气排出孔176的高压空气被雾化。
[0048]热线点火塞126可包括衬套部180和加热棒182。例如,热线点火塞126可为120W的京瓷(Kyocera) SiN热线点火塞,或者任何其他适合的热线点火塞和其他加热元件。衬套部180可被螺纹地容纳于主体部120的第一凹槽136中。加热棒182可从衬套部180延伸到内腔170中。加热棒182和内腔170的尺寸可设置为使得在加热棒182和内喷嘴体部123的体部156的内表面162之间存在环形空间184。
[0049]虽然喷嘴组件36在上面被描述为包括一体的热线点火塞,但是额外地或可选地,火花塞或其他点火装置可被提供用于点燃燃料和空气。火花塞或其他点火装置可与喷嘴组件36分离且区分开,或被集成在其中。
[0050]提供控制模块38 (图1),以监测且控制穿过喷嘴组件36的燃料流和空气流,并且使用任何适合的处理器、传感器、流量控制阀、线圈等来监测和控制热线点火塞126的操作。控制模块38可包括或属于专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一个或多个软件或固件程序的(共享、专用或组)处理器和/或(共享、专用或组)存储器、组合逻辑电路和/或提供描述的功能的其他适合的部件。控制模块38可属于或包括控制一个或多个其他车辆系统的控制单元。可选地,控制模块38可为专用于废气后处理系统10的控制单元。
[0051]控制模块38可以多个操作模式中的其中一个来操作热线点火塞126,以达到特定的目的。例如,控制模块38可以高功率电平操作热线点火塞126,以将内喷嘴体部123中的燃料加热到超过燃料的自燃点的温度,以便当燃料在出口孔178和/或在燃烧室94中接触到加压空气时,燃料自发地点燃。一旦燃烧器26被点着,控制模块38可终止或减少给热线点火塞126的电力,以将热线点火塞126的温度降低到点火塞126预热燃料以允许燃料在火焰管95中被动地汽化的温度点。
[0052]周期性地和/或在燃烧周期结束时(即是,当控制模块38确定后处理装置已被充分地加热到燃烧器26不需要运行以加热后处理装置的温度点时),可以清洁模式或除焦模式操作热线点火塞126。在清洁模式或除焦模式中,给喷嘴组件36的燃料供应可被切断,并且热线点火塞温度可增加,以将可能积累在喷嘴组件36上的任何漆和/或碳沉积物烧尽。在该清洁周期完成后,热线点火塞126可掉到低电平,并且热线点火塞126的温度可被监测(应了解的是,在热线点火塞126运行期间的任何时间,热线点火塞126的温度都可被监测)。热线点火塞的温度监测可通过基于热线点火塞126的电阻的计算来完成,能基于供给热线点火塞126的电压和电流确定热线点火塞126的电阻。在某些实施方式中,在清洁和/或监测周期期间,空气可继续通过喷嘴组件36被栗送,以防止烟尘和/或其他残渣从燃烧室94进入喷嘴组件36。
[0053]在上述的任何或所有操作模式期间,都能进行基于热线点火塞的电阻的热线点火塞126的温度监测。控制模块38可基于热线点火塞126的温度调整热线点火塞126的功率电平(例如,脉冲宽度调制占空比)。以这种方式,控制模块38可供应不多于实现特定目的所需要的电力。监测热线点火塞温度和相应地调节功率电平还能保证热线点火塞126不被加热超过其额定温度阈值,也不经受归因于比阈值速率更快的加热和/或冷却的热冲击,从而防止热线点火塞126因为过热而损坏。
[0054]目前参考图1和5,火焰传感器组件37可由外壳组件40的后壁部56、58、60支撑。火焰传感器组件37可包括衬套190、火焰棒192、绝缘体193和加热元件194 (示意性地在图5中示出)。衬套190可接合后壁部56、58、60中的一个或多个,并且可容纳火焰棒192和绝缘体193。绝缘体193可为由氧化铝形成的管状物,并且可包围火焰棒192的一部分。加热元件194可在靠近后壁60处(即是在燃烧室94的入口点)被嵌入到绝缘体193中。绝缘体193可穿过后壁58、60且可滑动地接合后壁58、60,并且间隙可被设置以减少它们之间的空气泄漏。
[0055]火焰棒192可为细长的耐高温线缆,其包括可至少部分地被放置到燃烧室94中或靠近燃烧室94的电极196。可将偏压施加到火焰传感器192,以创造从电极196到接地极的电场,接地极诸如内壳体46。当施加电压时,电场可从电极196辐射到接地极。如果电场中存在自由离子,则离子电流可流动。离子电流的幅值提供了离子密度的表示。控制模块38探测到并且接收到来自火焰传感器组件37的表示离子电流的信号,以确定燃烧室94中存在或不存在火焰。传感器组件37还可确定绝缘体193是否结垢。虽然火焰传感器192在上面被描述为离子传感器,但是应了解的是,在某些实施方式中,例如,火焰传感器192可包括任何其他类型的火焰传感器,诸如光学传感器或热电偶。
[0056]例如,传感器组件37的加热元件194可包括被嵌入到绝缘体中的电阻加热器,或任何适合的电阻加热装置。加热元件194与绝缘体193呈热传递关系,并且可与电极196同轴。绝缘体193可使加热元件194与电极196和外壳组件40的任何金属部件电绝缘,并且可起到耐热的结构支撑的作用。加热元件194可至少部分地被置于燃烧室94中。在示例性实施方式中,加热元件194在长度上可跨越至少大约10mm,并且可被设置为离电极196的远端尖端大约20mm。
[0057]如随后将描述的,加热元件194可以清洁或除焦模式以及以监测模式操作。在除焦模式中,控制模块38可使得电流被施加到加热元件194,以将归因于暴露于废气气体和/或燃烧室94中的燃烧的、积累在绝缘体193上的任何沉积物和/或污垢燃尽。在监测模式中,控制模块38可将减少的电流施加到加热元件194,并且基于施加于加热元件194的电压和电流确定加热元件194的电阻。根据该电阻,能从查询表计算或确定加热元件194的温度。以这种方式,控制模块38能使用加热元件194作为燃烧室温度传感器。即是,加热元件194的温度表示燃烧室94的温度。控制模块38可将从加热元件194获得的温度数据与来自火焰传感器192的数据相比较。如果来自加热元件194的数据表明燃烧室94中存在火焰,而火焰传感器192没有表明火焰存在,则控制模块38可以减少容量模式或“慢进模式(limp mode) ”来操作燃烧器26,而不是完全禁用燃烧器26。
[0058]通过烟尘、油渍和/或其他污垢的沉积物可发生绝缘体193结垢,该沉积物形成了从火焰棒196到接地极的导电桥,绝缘体在此处穿过后壁60。当绝缘体193结垢时,可能无法区分通过火焰的离子电流和通过导电污垢到接地极的漏电流。因此,控制模块38可确定绝缘体193是否足够干净,以允许在燃烧器26点燃之前火焰传感器组件37正常工作。如果火焰传感器组件37被确定为准备就绪,控制模块38可点燃燃烧器26。
[0059]控制模块38可判断许多其他参数,这些参数包括燃烧的存在和在燃烧器26的下游处的主废气通路14中的废气气体的温度,以确定何时停止供应燃料和空气到燃烧器26。例如,控制模块38可接收来自位于燃烧器26中或主废气通路14中的一个或多个温度传感器的信号,以通过操作燃烧器26进行闭环控制,以在特定的位置保持期望的温度。如果燃烧意外熄灭,则控制模块38可停止供应燃料和/或尝试重新点燃燃烧器26。其他控制方案也在本发明的范围内。
[0060]参考图10,将详细地描述操作传感器组件37的方法。在步骤210,点燃燃烧器26之前,控制模块38可使得偏压施加到火焰传感器192。在步骤220,可确定产生的通过火焰传感器192的电流。在步骤230,控制模块38可确定通过火焰传感器192的电流(在步骤220确定的)是否比预定的值更小或者更大。当火焰没有出现在燃
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