專利名稱：無空氣燃料輸送系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種燃料輸送系統(tǒng)，其用于為使柴油顆粒過濾器(dieselparticulate filter)再生而使用的燃燒器,并且更為具體地,涉及ー種不包括空氣輔助裝置在內(nèi)的燃料輸送系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著時間的推移，柴油顆粒過濾器會變堵塞住，這會降低發(fā)動機運行效率。這些顆粒過濾器可被再生以燃盡所截留的顆粒物質(zhì)。燃料燃燒器用于產(chǎn)生/増加熱量以使得可將顆粒物質(zhì)燃盡。通常，燃燒器的燃料輸送系統(tǒng)具有空氣氣流和燃料氣流，兩者彼此連通并通過噴嘴噴射以提供小尺寸的燃料液滴。該過程被稱之為空氣輔助霧化。小燃料液滴與燃燒器中的空氣形成均勻混合的燃料/空氣混合物。點火器點燃該燃料/空氣混合物以增加用于再生的熱量。較小的柴油燃料液滴使得能夠獲得更好的可燃性和易燃性，并且由于存在更為有效的燃燒，它能夠提供更少的碳氫化合物排放。然而，許多帶有柴油發(fā)動機的商務(wù)車并不具有燃料霧化所需的車載高壓空氣，這就限制了這些燃燒器的應(yīng)用。此外，高壓空氣系統(tǒng)的添加將增加燃燒器和相關(guān)聯(lián)的車輛的總成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明包括一種用于燃料燃燒器的無空氣噴嘴和供料系統(tǒng)，該系統(tǒng)噴灑用于燃燒的燃料液滴以增加用于使排氣部件再生的熱量。在一個示例中，燃料輸送系統(tǒng)包含加壓燃料源、第一燃料噴射器、閥、和無空氣噴嘴，該第一燃料噴射器與加壓燃料源流體連通，該閥位于第一燃料噴射器的下游，該無空氣噴嘴構(gòu)造為當閥是打開的狀態(tài)時噴灑燃料液滴。第二燃料噴射器位于第一燃料噴射器的下游?？刂破鳟a(chǎn)生第一控制信號以打開第一燃料噴射器，從而將燃料經(jīng)由閥供應(yīng)至噴嘴，從而噴灑燃料液滴?？刂破麟S后產(chǎn)生第二控制信號以在打開第二燃料噴射器的情況下關(guān)閉第一燃料噴射器，從而切斷燃料液滴的噴灑。在一個示例中，該閥為止回閥。在一個示例中，壓カ調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)供應(yīng)至第一燃料噴射器的燃料的壓力。在一個示例中，控制器產(chǎn)生脈寬調(diào)制信號以打開和關(guān)閉第一燃料噴射器和第二燃料噴射器，使得當?shù)谝蝗剂蠂娚淦魇谴蜷_的狀態(tài)時，第二燃料噴射器總是關(guān)閉的，并且其中，當?shù)谝蝗剂蠂娚淦魇顷P(guān)閉的狀態(tài)時，第二燃料噴射器總是打開的。本發(fā)明的這些和其它特征可以通過下列說明書和附圖而得到最好地理解，以下是簡要說明。


圖I是用于使排氣部件再生的燃料燃燒器的無空氣噴嘴和燃料輸送系統(tǒng)的示意圖。圖2是由控制器產(chǎn)生用于控制燃料液滴噴霧的脈寬調(diào)制信號的示意圖。
具體實施例方式車輛排氣系統(tǒng)10包括至少ー個截留顆粒物質(zhì)的排氣部件12，例如柴油顆粒過濾器。燃料燃燒器14產(chǎn)生熱量使得所截留的顆粒物質(zhì)可在用于排氣部件12的再生循環(huán)中被燒掉。應(yīng)當理解到的是，雖然該示例指向柴油顆粒過濾器，但是可將燃料燃燒器與任意用于再生的車輛排氣部件一起使用。燃料燃燒器14包括無空氣噴嘴16和供料系統(tǒng)18，該供料系統(tǒng)18包括諸如燃料泵20之類的加壓燃料源、與燃料泵20流體連通的第一燃料噴射器22以及調(diào)節(jié)供應(yīng)至第一燃 料噴射器22的燃料的壓カ的壓カ調(diào)節(jié)器24。在第一燃料噴射器22的下游設(shè)置有止回閥26或其它類似的流量控制閥。啟動燃料泵20以供應(yīng)燃料并且燃料壓カ由燃料壓カ調(diào)節(jié)器24進行調(diào)節(jié)。雖然示出了燃料泵20，但應(yīng)當理解到的是，也可以使用用于供應(yīng)加壓燃料的其它源。將處于恰當壓カ(correct pressure)下的燃料供應(yīng)至第一燃料噴射器22,并且當打開第一燃料噴射器22時，將燃料朝向止回閥26引導。無空氣噴嘴16構(gòu)造為當打開止回閥26時噴灑燃料液滴28。應(yīng)當理解到的是，在需要精準噴霧的情況下，本發(fā)明的無空氣系統(tǒng)也可與其它類型的排氣部件12 —起使用。示例包括用于氮氧化物(NOx)還原的選擇性催化還原(SCR)系統(tǒng)中的尿素的定量給料和柴油氧化催化劑的碳氫化合物定量給料。第一燃料管線30設(shè)置在第一燃料噴射器22與無空氣噴嘴16之間。燃料流過第一燃料管線30并且被引導到無空氣噴嘴16中而未將任何額外的外部空氣引入到第一燃料管線30中。這與將空氣吸入管線接合到燃料管線30中的傳統(tǒng)的空氣輔助霧化是相反的。啟動點火器32以點燃燃料液滴28的噴霧?？蓪⒅T如電極之類的任何類型的點火器用于點燃燃料液滴。點火器的操作和結(jié)構(gòu)是眾所周知的并且將不會更為詳細地對其進行討論。第二燃料噴射器34設(shè)置在第一燃料噴射器22的下游。第二燃料管線38在位于第一燃料噴射器22的下游且位于止回閥26的上游的第一連接部40處與第一燃料管線30流體連通。第二燃料管線38從第一連接部40延伸至位于第二燃料噴射器34處的第二連接部42?？刂破?4產(chǎn)生第一控制信號以打開第一燃料噴射器22，從而將燃料經(jīng)由止回閥26供應(yīng)至無空氣噴嘴16，使得可噴灑燃料液滴28。控制器44隨后產(chǎn)生第二控制信號以關(guān)閉第一燃料噴射器22并打開第二燃料噴射器34，從而切斷燃料液滴28的噴灑?？刂破?4可以是用于排氣系統(tǒng)10的単獨的電子控制単元或微處理器，或者，控制器44可被集成到諸如發(fā)動機控制単元之類的現(xiàn)有的車輛控制単元中。此外，控制器44被利用軟件進行編程并與多個車輛傳感器S和多個車輛數(shù)據(jù)鏈路通信，以使得為控制器44提供足夠多的信息以確定何時將會使排氣部件12再生。例如，可在排氣部件12的上游和下游設(shè)置多個壓カ傳感器以監(jiān)測越過排氣部件12的壓降。如果上游壓カ和下游壓カ大致相同，則發(fā)動機正高效地運轉(zhuǎn)。然而，上游壓カ與下游壓カ之間的大壓差會指示相當大數(shù)量的截留顆粒物質(zhì)，這會導致運行效率降低。當壓差達到預(yù)定標準或界限時，控制器可發(fā)出控制信號以啟動再生循環(huán)。應(yīng)當理解到的是，這只是ー個示例，并且還可使用其它確定再生應(yīng)當何時進行的方法。在一個示例中，控制器44產(chǎn)生脈寬調(diào)制(PWM)信號以打開和關(guān)閉第一燃料噴射器22和第二燃料噴射器34，使得當打開第一燃料噴射器22時，第二燃料噴射器34總是關(guān)閉的，并且其中，當關(guān)閉第一燃料噴射器22時，第二燃料噴射器34總是打開的(參見圖2)。由此，用于第一燃料噴射器22和第二燃料噴射器34的控制信號通常是彼此相反的。在ー個示例中，已經(jīng)以2Hz至50Hz從百分之10至100PWM對單元進行了測試，得到了良好的結(jié)果。止回閥26具有用于打開的第一預(yù)先設(shè)定壓カ和用于關(guān)閉的第二預(yù)先設(shè)定壓力，其中，第一預(yù)先設(shè)定壓カ大于第二預(yù)先設(shè)定壓力。在ー個示例，第一預(yù)先設(shè)定壓カ大 于60psi，并且第二預(yù)先設(shè)定壓カ不大于50psi。在另ー示例中，第一預(yù)先設(shè)定壓カ大于69psi，并且第二預(yù)先設(shè)定壓カ不大于45psi。止回閥的值設(shè)定為使得由小液滴構(gòu)成的良好噴霧從無空氣噴嘴16產(chǎn)生。就這點來說，該值可根據(jù)需要進行調(diào)節(jié)以產(chǎn)生所需的液滴尺寸。當?shù)谝蝗剂蠂娚淦?2打開時，燃料壓カ在第一燃料管線30中増大直到燃料壓カ達到第一預(yù)先設(shè)定壓カ以打開止回閥26。在止回閥26與第一燃料噴射器22之間的容積被控制為是相對小的容積，使得確保壓力快速升高且噴霧快速形成。在第一燃料噴射器22是打開的狀態(tài)時，燃料液滴從無空氣噴嘴16被噴灑一段預(yù)定的時間。響應(yīng)于關(guān)閉第一燃料噴射器22的第二控制信號，第二燃料噴射器34被打開，從而導致在噴嘴16與第一燃料噴射器22之間的壓カ降低。由于在第一燃料噴射器22與止回閥26之間的小容積，當?shù)谝蝗剂蠂娚淦?2被關(guān)閉而第二燃料噴射器34被打開時，壓カ在該區(qū)域中快速地降低以提供非?？焖俚那袛喽粫邢喈敶髷?shù)量的液滴滴落。當壓カ下降至第ニ預(yù)先設(shè)定壓カ時，止回閥26關(guān)閉以停止燃料液滴的噴灑。就這點來說，第一燃料噴射器22包括控制燃料噴射器，并且第二燃料噴射器34包括排出/側(cè)向流(vent/side flow)燃料噴射器。一旦已經(jīng)完成一個循環(huán)，燃料就被返回至燃料供應(yīng)FS，使得下一個循環(huán)可在需要時開始。燃料供應(yīng)FS可以是單獨的燃料供應(yīng)，或者是例如用于發(fā)動機的車輛燃料供應(yīng)。通過消除對于高壓空氣系統(tǒng)的需求并且通過簡化燃料輸送系統(tǒng)，實現(xiàn)了相當大的成本節(jié)省。此外，該無空氣系統(tǒng)在需要精準噴霧的車輛排放應(yīng)用中具有額外的應(yīng)用。示例包括用于NOx還原的SCR系統(tǒng)中的尿素的定量給料和柴油氧化催化劑的碳氫化合物定量給料。雖然已公開了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但所屬領(lǐng)域技術(shù)人員會認識到，某些變型會在本發(fā)明的范圍內(nèi)。為此，應(yīng)當研究所附權(quán)利要求以確定本發(fā)明的真實的范圍和內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種用于車輛排氣部件的燃料輸送系統(tǒng)，包括 加壓燃料源； 第一燃料噴射器，所述第一燃料噴射器與所述加壓燃料源流體連通； 閥，所述閥位于所述第一燃料噴射器的下游； 無空氣噴嘴，所述無空氣噴嘴構(gòu)造為當所述閥是打開的狀態(tài)時噴灑燃料液滴； 第二燃料噴射器，所述第二燃料噴射器位于所述第一燃料噴射器的下游；以及 控制器，所述控制器產(chǎn)生第一控制信號以打開所述第一燃料噴射器，從而將燃料經(jīng)由所述閥供應(yīng)至所述噴嘴以噴灑燃料液滴，并隨后產(chǎn)生第二控制信號以關(guān)閉所述第一燃料噴射器并打開所述第二燃料噴射器，從而切斷所述燃料液滴的噴灑。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的燃料輸送系統(tǒng)，其中，所述閥包括止回閥，所述止回閥具有用于打開的第一預(yù)先設(shè)定壓力和用于關(guān)閉的第二預(yù)先設(shè)定壓力，所述第一預(yù)先設(shè)定壓力大于所述第二預(yù)先設(shè)定壓力。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的燃料輸送系統(tǒng)，其中，所述第一預(yù)先設(shè)定壓力大于60psi，并且所述第二預(yù)先設(shè)定壓力不大于50psi。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的燃料輸送系統(tǒng)，其中，當所述第一燃料噴射器打開時，所述第二燃料噴射器被關(guān)閉，并且其中，燃料壓力增大直至所述燃料壓力達到所述第一預(yù)先設(shè)定壓力以打開所述止回閥。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的燃料輸送系統(tǒng)，其中，當所述第一燃料噴射器是打開的狀態(tài)時，燃料液滴從所述無空氣噴嘴噴灑一段預(yù)定的時間，并且，響應(yīng)于關(guān)閉所述第一燃料噴射器的所述第二控制信號，所述第二燃料噴射器被打開，從而在所述噴嘴與所述第一燃料噴射器之間產(chǎn)生降低的壓力，并且其中，當所述壓力下降至所述第二預(yù)先設(shè)定壓力時，所述止回閥關(guān)閉以停止所述燃料液滴的噴灑。
6.根據(jù)權(quán)利要求6所述的燃料輸送系統(tǒng)，包括位于所述第一燃料噴射器與所述無空氣噴嘴之間的第一燃料管線，并且其中，燃料被引導到所述無空氣噴嘴中，而未將任何額外的外部空氣引入到所述第一燃料管線中。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的燃料輸送系統(tǒng)，包括第二燃料管線，所述第二燃料管線與所述第一燃料管線在位于所述第一燃料噴射器的下游并位于所述止回閥的上游的第一連接部處流體連通，所述第二燃料管線從所述第一連接部延伸至位于所述第二燃料噴射器的第二連接部。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的燃料輸送系統(tǒng)，包括壓力調(diào)節(jié)器，所述壓力調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)供應(yīng)至所述第一燃料噴射器的燃料的壓力。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的燃料輸送系統(tǒng)，其中，所述控制器產(chǎn)生脈寬調(diào)制信號以打開和關(guān)閉所述第一燃料噴射器和所述第二燃料噴射器，使得當所述第一燃料噴射器是打開的狀態(tài)時，所述第二燃料噴射器總是關(guān)閉的，并且其中，當所述第一燃料噴射器是關(guān)閉的狀態(tài)時，所述第二燃料噴射器總是打開的。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的燃料輸送系統(tǒng)，其中，所述無空氣噴嘴將燃料噴灑到燃料燃燒器中以通過點火器被點燃，從而增加熱量以使排氣部件再生。
11.一種車輛排氣系統(tǒng)，包括 排氣部件，所述排氣部件截留顆粒物質(zhì)；以及燃料燃燒器，所述燃料燃燒器產(chǎn)生熱量以使得所截留的顆粒物質(zhì)能夠在用于所述排氣部件的再生循環(huán)中被燒掉，所述燃料燃燒器包括無空氣燃料輸送系統(tǒng)，所述無空氣燃料輸送系統(tǒng)包括 加壓燃料源； 第一燃料噴射器，所述第一燃料噴射器與所述加壓燃料源流體連通； 壓力調(diào)節(jié)器，所述壓力調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)供應(yīng)至所述第一燃料噴射器的燃料的壓力； 止回閥，所述止回閥位于所述第一燃料噴射器的下游； 無空氣噴嘴，所述無空氣噴嘴構(gòu)造為當所述止回閥是打開的狀態(tài)時噴灑燃料液滴；第一燃料管線，所述第一燃料管線位于所述第一燃料噴射器與所述無空氣噴嘴之間，其中，燃料被引導到所述無空氣噴嘴中，而未將任何額外的外部空氣引入到所述第一燃料管線中； 點火器，所述點火器用于點燃所述燃料液滴的噴霧； 第二燃料噴射器，所述第二燃料噴射器位于所述第一燃料噴射器的下游； 第二燃料管線，所述第二燃料管線與所述第一燃料管線在位于所述第一燃料噴射器的下游并位于所述止回閥的上游的第一連接部處流體連通，所述第二燃料管線從所述第一連接部延伸至位于所述第二燃料噴射器處的第二連接部，以及 控制器，所述控制器產(chǎn)生第一控制信號以打開所述第一燃料噴射器，從而將燃料經(jīng)由所述止回閥供應(yīng)至所述噴嘴以噴灑燃料液滴，并隨后產(chǎn)生第二控制信號以關(guān)閉所述第一燃料噴射器并打開所述第二燃料噴射器，從而切斷所述燃料液滴的噴灑。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的車輛排氣系統(tǒng)，其中，所述控制器產(chǎn)生脈寬調(diào)制信號以打開和關(guān)閉所述第一燃料噴射器和所述第二燃料噴射器，使得當所述第一燃料噴射器是打開的狀態(tài)時，所述第二燃料噴射器總是關(guān)閉的，并且其中，當所述第一燃料噴射器是關(guān)閉的狀態(tài)時，所述第二燃料噴射器總是打開的。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的車輛排氣系統(tǒng)，其中，所述止回閥具有用于打開的第一預(yù)先設(shè)定壓力和用于關(guān)閉的第二預(yù)先設(shè)定壓力，所述第一預(yù)先設(shè)定壓力大于所述第二預(yù)先設(shè)定壓力，并且其中，當所述第一燃料噴射器打開時，燃料壓力在所述第一燃料管線中增大直至所述燃料壓力到達所述第一預(yù)先設(shè)定壓力以打開所述止回閥，并且其中，當所述第一燃料噴射器是打開的狀態(tài)時，燃料液滴被從所述無空氣噴嘴中噴灑一段預(yù)定的時間，并且，響應(yīng)于關(guān)閉所述第一燃料噴射器的所述第二控制信號，所述第二燃料噴射器被打開，從而在所述噴嘴與所述第一燃料噴射器之間產(chǎn)生降低的壓力，并且其中，當所述壓力下降至所述第二預(yù)先設(shè)定壓力時，所述止回閥關(guān)閉以停止所述燃料液滴的噴灑。
14.一種將燃料輸送至與車輛排氣部件相關(guān)聯(lián)的燃料燃燒器的方法，包括以下步驟 (a)產(chǎn)生第一控制信號以打開第一燃料噴射器，從而將燃料壓力增大至第一預(yù)先設(shè)定壓力； (b)當達到所述第一預(yù)先設(shè)定壓力時，打開止回閥以將燃料輸送至無空氣噴嘴； (c)從所述無空氣噴嘴噴灑燃料液滴一段時間，在所述該段時間內(nèi)，所述第一燃料噴射器是打開的； (d)產(chǎn)生第二控制信號以關(guān)閉所述第一燃料噴射器并打開第二燃料噴射器以排出燃料，使得燃料壓力在所述止回閥與所述第一燃料噴射器之間降低，從而通過關(guān)閉所述止回閥來停止所述燃料液滴的噴灑。
15.—種車輛排氣系統(tǒng)，包括 排氣部件；和 無空氣輸送系統(tǒng)，所述無空氣輸送系統(tǒng)與所述排氣部件協(xié)作以執(zhí)行排氣系統(tǒng)操作。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的車輛排氣系統(tǒng)，包括柴油顆粒收集器，并且其中，所述排氣部件包括柴油氧化催化劑，并且所述排氣系統(tǒng)操作包括利用所述無空氣輸送系統(tǒng)對所述柴油顆粒收集器進行再生，所述無空氣輸送系統(tǒng)噴灑燃料以產(chǎn)生熱量，從而使所述柴油顆粒收集器再生。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的車輛排氣系統(tǒng)，其中，所述排氣部件包括SCR系統(tǒng)，并且，所述排氣系統(tǒng)操作包括利用所述無空氣輸送系統(tǒng)降低NOx排放，所述無空氣輸送系統(tǒng)噴灑尿素以降低NOx排放。
全文摘要
一種用于燃料燃燒器的無空氣噴嘴和燃料輸送系統(tǒng)噴灑用于點燃的燃料液滴以增加用于使排氣部件再生的熱量。加壓燃料源將加壓燃料輸送至第一燃料噴射器。響應(yīng)于第一控制信號，第一燃料噴射器被打開，并且將燃料壓力增大至所需程度以打開閥，使得可將燃料輸送至無空氣噴嘴。無空氣噴嘴將燃料液滴噴灑一段預(yù)定的時間，在這一段預(yù)定的時間內(nèi)，第一燃料噴射器是打開的。響應(yīng)于第二控制信號，第一燃料噴射器被關(guān)閉，并且第二燃料噴射器被打開，使得將燃料排出以降低位于閥與第一燃料噴射器之間的燃料壓力，從而通過關(guān)閉該閥來停止燃料液滴的噴灑。
文檔編號F01N3/025GK102713178SQ201180006887
公開日2012年10月3日 申請日期2011年1月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月21日
發(fā)明者威爾伯·H·克勞利二世, 小塞繆爾·N·克蘭, 楊志偉, 納溫·哈迪婭 申請人:佛吉亞排放控制技術(shù)美國有限公司