DE4012411A1

DE4012411A1 - Exhaust-operated filter-regenerating burner - divides gas into equal evenly-distributed currents before combustion chamber inlet

Info

Publication number: DE4012411A1
Application number: DE19904012411
Authority: DE
Inventors: Roland Fiola; Dieter Dr Goerlich
Original assignee: Webasto SE
Current assignee: Webasto SE
Priority date: 1990-04-19
Filing date: 1990-04-19
Publication date: 1991-10-24
Also published as: DE4012411C2

Abstract

The burner regenerating a particle filter in engine exhaust piping is operated by the exhaust gas. It has an initial combustion chamber to which a larger-dia. after-burner chamber is connected in the axial direction. The gas-inlet system (5) divides it into currents of equal size and direction, evenly-distributed round the periphery, before entering the combustion chamber. USE/ADVANTAGE - Even temp. distribution at inlet, with more stable combustion and min. pressure loss.

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einem mit Abgas einer Brenn kraftmaschine betreibbaren Brenner zur Regenerierung einer Partikelfiltereinrichtung im Abgastrakt einer Brennkraftma schine.The invention is concerned with an exhaust gas from a burner Engine operated burner for regeneration of a Particle filter device in the exhaust tract of an internal combustion engine seem.

In der eigenen älteren Patentanmeldung P 38 28 248.8 sind ein Verfahren zum Betreiben eines Brenners und ein Brenner hierfür angegeben. Der Brenner wird hierbei mit Restsauer stoff enthaltendem Abgas einer Brennkraftmaschine betrieben und erzeugt im Brennbetrieb heiße Verbrennungsgase, die zur Regenerierung einer nachgeschalteten Partikelfilterein richtung im Abgastrakt einer Brennkraftmaschine genutzt werden. Der Brenner umfaßt hierbei eine Vorbrennkammer und eine sich axial daran anschließende Nachbrennkammer, deren Durchmesser größer als jener der Vorbrennkammer ist. Mittels einer Abgaszufuhreinrichtung wird Abgas in die Vor- und Nach brennkammer eingeleitet. Bei dieser Ausbildungsform des Bren ners leitet die Abgaszufuhreinrichtung Abgas vom Abgastrakt der Brennkraftmaschine über gesonderte Leitungsabschnitte je weils der Vorbrennkammer und der Nachbrennkammer zu. Die Ab gaseintrittsstellen im Bereich der Vorbrennkammer und der Nach brennkammer liegen axial im Abstand voneinander, so daß das Ab gas in die Vorbrennkammer und die Nachbrennkammer asymmetrisch eingeleitet wird.In our own earlier patent application P 38 28 248.8 a method of operating a burner and a burner specified for this. The burner is left with residual acid Exhaust gas containing an internal combustion engine operated and generates hot combustion gases during combustion, which for the regeneration of a downstream particle filter direction used in the exhaust tract of an internal combustion engine will. The burner comprises a pre-combustion chamber and an axially adjoining afterburner chamber Diameter is larger than that of the pre-combustion chamber. Means An exhaust gas supply device turns exhaust gas into the before and after combustion chamber initiated. In this form of training the Bren The exhaust gas supply device also directs exhaust gas from the exhaust tract the internal combustion engine each via separate line sections because of the pre-combustion chamber and the post-combustion chamber. The Ab gas entry points in the area of the pre-combustion chamber and the after combustion chamber are axially spaced from each other, so that the Ab gas into the pre-combustion chamber and the post-combustion chamber asymmetrically is initiated.

Bei Versuchen mit Brennern der vorstehend genannten Art hat sich ergeben, daß die Temperaturverteilung an der Eintritts fläche der Partikelfiltereinrichtung, auf die der vom Brenner erzeugte Brenngasstrom gerichtet wird, sehr ungleichmäßig ist, wobei sogar Temperaturunterschiede bis zu 500°C auftraten. Zur Einleitung der Regenerierung der Partikelfiltereinrichtung sind an derselben Temperaturen in der Größenordnung von 650°C bis 700°C erforderlich. Wenn über die Eintrittsfläche der Partikel filtereinrichtung gesehen eine ungleichmäßige Temperaturbeauf schlagung vorhanden ist, so kann die Partikelfiltereinrichtung partiell nicht regeneriert werden. In Abhängigkeit von der Bau art des Partikelfilters können hierdurch auch Wärmespannungen im Filtermaterial auftreten, die die Haltbarkeit der Partikel filtereinrichtung beeinträchtigen. Ferner hat sich gezeigt, daß die asymmetrische Einleitung des Abgases in die Vorbrennkammer und die Nachbrennkammer des Brenners auch zu Betriebsstörungen des Brenners führen kann, da insbesondere Beeinträchtigungen im Hinblick auf die Zündwilligkeit und das Regelansprechver halten des Brenners zu erwarten sind.In experiments with burners of the type mentioned above result that the temperature distribution at the entrance area of the particle filter device on which the burner generated fuel gas flow is very uneven, even temperature differences of up to 500 ° C occurred. To Initiation of regeneration of the particle filter device at the same temperatures in the order of 650 ° C to 700 ° C required. If over the entry surface of the particles filter device seen an uneven temperature Impact is present, so the particle filter device partially not regenerated. Depending on the construction The type of particle filter can also cause thermal stresses occur in the filter material, the durability of the particles affect filter device. It has also been shown that the asymmetrical introduction of the exhaust gas into the pre-combustion chamber and the burner afterburner also to malfunctions of the burner can cause, in particular, impairments with regard to ignitability and the rule response holding the burner are to be expected.

Die Erfindung zielt darauf ab, unter Überwindung der zuvor ge schilderten Schwierigkeiten einen mit Abgas einer Brennkraftma schine betreibbaren Brenner zur Regenerierung einer Partikel filtereinrichtung bereitzustellen, der im Brennbetrieb eine gleichmäßige Temperaturbeaufschlagung der Eintrittsfläche der Partikelfiltereinrichtung ermöglicht und ein stabileres Brennbetriebsverhalten aufgrund möglichst geringer Druckver luste hat.The invention aims to overcome the previously ge described difficulties with exhaust gas from an internal combustion engine Machine operated burner for the regeneration of a particle Provide filter device, which in the burning operation uniform temperature exposure to the entrance surface the particle filter device and a more stable Burning behavior due to the lowest possible pressure has lust.

Nach der Erfindung zeichnet sich hierzu ein mit Abgas einer Brennkraftmaschine betreibbarer Brenner zur Regenerierung ei ner Partikelfiltereinrichtung im Abgastrakt einer Brennkraft maschine, der eine Vorbrennkammer und eine sich axial daran anschließende Nachbrennkammer mit größerem Durchmesser als die Vorbrennkammer hat, und einer Abgaszufuhreinrichtung für die Vor- und Nachbrennkammer dadurch aus, daß die Abgaszufuhr einrichtung der Vorbrennkammer das Abgas in nach Menge und Richtung im wesentlichen gleiche Abgasteilströme symmetrisch um den Umfang wenigstens vor dem Eintritt in die Vorbrennkam mer aufteilt.According to the invention, this is characterized by an exhaust gas Internal combustion engine operated burner for regeneration ner particle filter device in the exhaust tract of an internal combustion engine machine that has a pre-combustion chamber and an axially attached to it subsequent afterburning chamber with a larger diameter than that Pre-combustion chamber, and an exhaust gas supply device for the Pre and post combustion chamber characterized in that the exhaust gas supply Setup of the pre-combustion chamber in terms of quantity and Direction essentially equal exhaust gas flows symmetrically by the extent at least before entering the pre-burn always divides.

Da bei dem erfindungsgemäßen Brenner zur Regenerierung einer Partikelfiltereinrichtung nach Menge und Richtung gleichmäßig aufgeteilte Abgasteilströme gebildet werden, erreicht man in überraschender Weise, daß man an der Einströmfläche der Parti kelfiltereinrichtung im Regenerierbetrieb eine gleichmäßige Temperaturverteilung erhält, so daß sich die Partikelfilter einrichtung effizient reinigen und regenerieren läßt. Da durch diese Vergleichmäßigung der Temperaturverteilung auch keine Wärmespannungen bei der Partikelfiltereinrichtung im Gegensatz zu beträchtlichen Temperaturunterschieden auftreten, kann zu dem erreicht werden, daß die Partikelfiltereinrichtung langle biger ist. Durch die symmetrische Zuführung beim erfindungsge mäßen Brenner, wobei energiereiche Einzelstrahlen der Abgasteil ströme bei möglichst geringen Druckverlusten im Bereich der Ab gaszufuhreinrichtung erzeugt werden, ergibt sich ein äußerst günstiges Brennverhalten des Brenners, so daß dieser beispiels weise stabiler betreibbar ist und sich günstiger regeln läßt.Since in the burner according to the invention for regeneration Particle filter device evenly according to quantity and direction divided exhaust gas partial flows are formed in surprisingly, that one on the inflow surface of the Parti kelfilter device in the regeneration operation a uniform Temperature distribution is maintained, so that the particle filter equipment can be cleaned and regenerated efficiently. Thereby this homogenization of the temperature distribution also none In contrast, thermal stresses in the particle filter device Significant temperature differences can occur be achieved that the particle filter device langle biger is. Due to the symmetrical feed in the fiction moderate burner, with high-energy individual jets of the exhaust part flows with the lowest possible pressure losses in the area of the Ab gas supply device are generated, there is an extreme favorable burning behavior of the burner, so that this example is more stable and can be regulated more cheaply leaves.

Vorzugsweise treten die aufgeteilten Abgasteilströme in einen die Vorbrennkammer umgebenden Zwischenraum ein und werden von demselben zur Vorbrennkammer zugeführt. In diesem Zwischen raum lassen sich eventuell bei der Aufteilung in Abgasteil ströme aufgetretene Druckunterschiede ausgleichen, um Druck differenzen und Druckverluste zu vermeiden.The split exhaust gas flows preferably enter one the space surrounding the pre-combustion chamber same fed to the pre-combustion chamber. In this in between space can possibly be divided into exhaust sections flows to compensate for pressure differences avoid differences and pressure drops.

Vorzugsweise wird den mittels der Abgaszufuhreinrichtung auf geteilten Abgasteilströmen beim Eintritt in den Zwischenraum eine tangentiale und eine radiale Geschwindigkeitskomponente erteilt, so daß man zur Begünstigung der Brennerfunktion eine Drallströmung, d. h. eine rotierende Strömung, erhält. Die Nei gung der Strömungsrichtung kann durch die Größe des Austritts querschnitts aus dem Zuströmgehäuse, wie Schlitze oder Bohrun gen, oder mittels Schaufeln so eingestellt werden, daß man kei ne zu starke Drallströmung erhält, welche die Brennerfunktion nachteilig beeinflussen würde und zu Druckverlusten führen würde.It is preferably opened by means of the exhaust gas supply device split exhaust gas flows when entering the intermediate space a tangential and a radial speed component issued so that one to favor the burner function Swirl flow, d. H. a rotating flow. The Nei direction of flow can be determined by the size of the outlet cross section from the inflow housing, such as slots or bores gene, or be adjusted by means of shovels so that one does not ne gets too strong swirl flow, which the burner function would adversely affect and lead to pressure losses would.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des mit Abgas einer Brennkraftmaschine betreibbaren Brenners weist die Abgaszufuhr einrichtung ein Zuströmgehäuse auf, das wenigstens einen spi ralförmig in Abgaseinleitungsrichtung zur Vorbrennkammer ver laufenden Innenkanal begrenzt. Durch den spiralförmigen Ver lauf des Innenkanals und der durch dieses Spiralgehäuse er zeugten kontinuierlichen Volumenverkleinerung im Innenraum des Spiralgehäuses wird erreicht, daß die in den Zwischenraum ein tretenden Abgasteilströme sich zuverlässig in Umfangsrichtung in nahezu gleiche, energiereiche Abgasteilströme aufteilen las sen, die gleiche Mengen und Strömungsrichtungen haben. According to a preferred embodiment of the one with exhaust gas Internal combustion engine operable burner has the exhaust gas supply device on an inflow housing that has at least one spi veral in the exhaust gas inlet direction to the pre-combustion chamber running inner channel limited. Due to the spiral Ver run of the inner channel and through this spiral housing witnessed continuous volume reduction in the interior of the Spiral casing is achieved that in the space partial exhaust gas flows reliably in the circumferential direction divided into almost equal, high-energy exhaust gas flows sen, have the same amounts and flow directions.

Vorzugsweise hat die Außenwand des Innenkanals einen Krümmungs- radius mit einem Verlauf, der der SpiralgleichungThe outer wall of the inner channel preferably has a curvature radius with a curve that corresponds to the spiral equation

folgt. Hierdurch erhält man einen konstanten, statischen Druck bzw. eine konstante Geschwindigkeit über den Umfang der Außenwand des Innenkanals hinweg. Oder anders ausgedrückt bedeutet dies, daß längs des spiralförmig verlaufenden Innen kanals die Umfangs- und Radialgeschwindigkeitskomponenten in etwa konstant bleiben.follows. This gives a constant, static Pressure or a constant speed over the circumference the outer wall of the inner channel. Or in other words this means that along the spiral inside the circumferential and radial velocity components in stay about constant.

Vorzugsweise erfolgt die Einleitung der Abgasteilströme in den Zwischenraum über Zutrittsöffnungen an der Innenwand des In nenkanals, die gleichmäßig über den Umfang des Zwischenraums verteilt sind, so daß erreicht wird, daß den jeweiligen Ab gasteilströmen eine nennenswerte, radiale Geschwindigkeitskom ponente beim Eintritt über die Zutrittsöffnungen in den Zwi schenraum erteilt wird.The partial exhaust gas flows are preferably introduced into the Clearance through access openings on the inner wall of the In nenkalals, which are even across the circumference of the gap are distributed so that it is achieved that the respective Ab partial gas flows have a noteworthy, radial speed com component when entering via the access openings in the room is granted.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung nach der Erfindung geht über einen internen Bypaß auch ein Abgasteilstrom unmit telbar in die Nachbrennkammer. Bei einer solchen Auslegung ei nes Brenners benötigt man daher keine Zweigleitungen für die Einleitung des Abgases in die Nachbrennkammer, sondern es ist eine einzige und gemeinsame Abgaszufuhreinrichtung für beide Brennkammern des Brenners vorgesehen.According to an advantageous development according to the invention also passes an exhaust gas partial flow via an internal bypass telbar in the afterburner. With such an interpretation ei No burner is therefore required for branch lines Discharge of the exhaust gas into the afterburner, but it is a single and common exhaust system for both Combustion chambers of the burner provided.

Vorzugsweise geht dieser interne Bypaß vom Zwischenraum axial zur Nachbrennkammer ab, über den dann Abgas in die Nachbrenn kammer im Bereich des Übergangs von Vorbrennkammer zu Nach brennkammer eingeleitet wird.This internal bypass preferably goes axially from the intermediate space to the afterburning chamber, through which exhaust gas then flows into the afterburning chamber in the area of the transition from pre-combustion chamber to night combustion chamber is initiated.

Als besonders zweckmäßig hat es sich erwiesen, daß das Zuström gehäuse bzw. Spiralgehäuse beim erfindungsgemäßen Brenner sich ausgehend von dem Übergang von der Vorbrennkammer zu der Nach brennkammer in Richtung der Vorbrennkammer im wesentlichen axial erstreckt. Hierbei ist das Spiralgehäuse beim erfindungs gemäßen Brenner derart angeordnet, daß auf platzsparende Wei se die Abgaszufuhr verwirklicht werden kann.It has proven to be particularly useful that the inflow Housing or spiral housing in the burner according to the invention starting from the transition from the pre-combustion chamber to the after combustion chamber in the direction of the pre-combustion chamber essentially extends axially. Here, the volute is fiction contemporary burner arranged so that space-saving Wei se the exhaust gas supply can be realized.

Um dem jeweiligen Abgasteilstrom eine radiale Geschwindigkeits komponente zu erteilen, wird der jeweilige Abgasteilstrom zweckmäßigerweise am Eintrittsbereich in den Zwischenraum um etwa 90° umgelenkt. Zweckmäßigerweise wird dies entweder durch eine entsprechende Anordnung der zum Zwischenraum führenden Eintrittsöffnung oder durch eine entsprechende Ausbildung des Innenkanals im spiralförmigen Zuströmgehäuse unmittelbar vor dem Übergang zu der Eintrittsöffnung erreicht.A radial velocity around the respective partial exhaust gas flow component, the respective partial exhaust gas flow expediently at the entry area into the space deflected about 90 °. Conveniently, this is done either by a corresponding arrangement of the leading to the space Entry opening or by appropriate training of Inner channel in the spiral inflow housing immediately in front reached the transition to the entrance opening.

Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Brenners kann das Zuströmgehäuse so gestaltet werden, daß in demselben meh rere, gesonderte, spiralförmige Innenkanäle für die gesonder te Zuleitung der Abgasteilströme ausgebildet sind. Bei einer solchen Auslegung wird somit der Abgasstrom an der Eintritts seite des Zuströmgehäuses bereits über den Querschnitt hinweg gesehen in mehrere Abgasteilströme aufgeteilt, wodurch sich gegenseitige Beeinflussungen der im Zuströmgehäuse gebildeten Abgasteilströme vermeiden lassen. Wenn man beispielsweise vier gleichmäßig über den Umfang des Zwischenraums verteilte Ein trittsstellen für die Abgasteilströme vorsieht, so sind in dem Zuströmgehäuse ebenfalls vier spiralförmig verlaufende In nenkanäle vorgesehen.In one embodiment of the burner according to the invention the inflow housing are designed so that in the same meh rere, separate, spiral-shaped inner channels for the special te supply line of the exhaust gas partial flows are formed. At a Such a design thus becomes the exhaust gas flow at the entrance side of the inflow housing already across the cross section seen divided into several exhaust gas streams, resulting in mutual influences of those formed in the inflow housing Have partial exhaust gas flows avoided. For example, if you have four A evenly distributed over the circumference of the space provides points of entry for the partial exhaust gas flows, so are in the Inflow housing also four spiral In channels provided.

Ganz generell hat es sich bei einem mit Abgas einer Brennkraft maschine betreibbaren Brenner nach der Erfindung als zweckmä ßig erwiesen, an wenigstens vier über den Umfang des Zwischen raums symmetrisch verteilte Stellen die Abgasteilströme ein zuleiten. Selbst wenn daher nur ein einziger spiralförmig ver laufender Innenkanal im Zuströmgehäuse der Abgaszufuhreinrich tung vorgesehen ist, wird durch diese bevorzugte Anzahl von Eintrittsstellen des Abgases in den Zwischenraum eine gleich mäßige Verteilung bei der Zufuhr von dem Zwischenraum zur Vorbrennkammer und/oder Nachbrennkammer erzielt.In general, it has one with exhaust gas from a combustion engine machine operable burner according to the invention as expedient Proven to be at least four across the circumference of the intermediate places symmetrically distributed places the exhaust gas partial flows forward. Therefore, even if only a single ver Running inner channel in the inflow housing of the exhaust gas supply device device is provided by this preferred number of Entry points of the exhaust gas into the intermediate space are the same moderate distribution in the supply from the space to Pre-combustion chamber and / or post-combustion chamber achieved.

Um die Strömungsgeschwindigkeit der Abgase herabzusetzen, kann die Abgaszufuhreinrichtung einen Diffusor aufweisen, der in Abgaseinströmungsrichtung gesehen vor dem oder den spiralför mig verlaufenden Innenkanälen der Abgaszufuhreinrichtung an geordnet ist. Da bei dieser Auslegung die gezielte Aufteilung der Abgasteilströme bei durch den Diffusor herabgesetzten nie drigeren Strömungsgeschwindigkeiten erfolgt, läßt sich die nach der Erfindung wesentliche Vergleichmäßigung der Abgasteil ströme hinsichtlich der Menge und der Richtung zuverlässiger und effektiver erreichen.In order to reduce the flow velocity of the exhaust gases the exhaust gas supply device have a diffuser, which in Exhaust gas inflow direction seen before or the spiral mig running inner channels of the exhaust gas supply device is ordered. Because with this design the targeted division the partial exhaust flows never reduced by the diffuser drigeren flow velocities, the according to the invention substantial homogenization of the exhaust part flows more reliable in terms of quantity and direction and achieve more effectively.

An den Eintrittsstellen von dem Zuströmgehäuse zu dem Zwischen raum können Schaufeln vorgesehen sein, mittels denen den je weiligen Abgasteilströmen eine jeweils gewünschte Strömungs richtung gegeben wird.At the entry points from the inflow housing to the intermediate space can be provided by means of which blades partial exhaust gas flows a desired flow direction is given.

Es ergeben sich insbesondere günstige Bedingungen im Hinblick auf das Betriebsverhalten des Brenners, wenn der Außenradius und der Innenradius des Zuströmgehäuses möglichst klein gewählt sind. Ferner erhält man hierdurch auch eine gedrängte Bauwei se des Zuströmgehäuses, so daß der Brenner insgesamt mit dem Zuströmgehäuse platzsparend gebaut und untergebracht werden kann.In particular, there are favorable conditions with regard to on the operating behavior of the burner if the outer radius and the inner radius of the inflow housing selected to be as small as possible are. This also gives you a compact construction se of the inflow housing, so that the burner overall with the Inlet housing can be built and housed to save space can.

Ferner sollte auch das Verhältnis von Außenradius zu Innenra dius des Zuströmgehäuses möglichst klein sein, um die Druck verluste am Zuströmgehäuse so gering wie möglich zu halten und Abgasteilstrahlen zu erhalten, die möglichst energiereich sind. Furthermore, the ratio of the outer radius to the inner race should also be dius of the inflow housing to be as small as possible to the pressure keep losses in the inflow housing as low as possible and to obtain partial exhaust jets that are as energy-rich as possible are.

Die Erfindung wird nachstehend an Beispielen unter Bezug nahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt:The invention is illustrated below by examples took explained in more detail on the accompanying drawing. In this shows:

Fig. 1 eine Längsschnittansicht eines mit Abgas einer Brennkraftmaschine betreibbaren Brenners nach der Erfindung, Fig. 1 is a longitudinal sectional view of a region operable for exhaust gas of an internal combustion engine burner according to the invention,

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Brenner nach Fig. 1, Fig. 2 is a plan view of the burner according to Fig. 1,

Fig. 3 eine schematische Axialschnittansicht einer weiteren bevorzugten Ausbildungsform eines Brenners nach der Erfindung mit einem Diffu sor und Leitschaufeln zur Drallbeeinflussung, Fig. 3 is a schematic axial sectional view of a further preferred embodiment of a burner according to the invention with a Diffu sor and vanes for swirl influence,

Fig. 4 eine schematische Axialschnittansicht einer Ausführungsvariante eines Abgasbrenners nach der Erfindung, und Fig. 4 is a schematic axial sectional view of an embodiment of an exhaust gas burner according to the invention, and

Fig. 5 eine Schnittansicht einer Ausführungsform einer Abgaszufuhreinrichtung bei dem erfin dungsgemäßen Brenner. Fig. 5 is a sectional view of an embodiment of an exhaust gas supply device in the inventive burner.

Anhand den Fig. 1 und 2 wird eine erste bevorzugte Ausfüh rungsform eines insgesamt mit 1 bezeichneten Brenners er läutert. Dieser Brenner 1 wird wie bei der eigenen älteren deutschen Patentanmeldung P 38 28 248.8 mit Abgas betrie ben, das von einer nicht gezeigten Brennkraftmaschine, ins besondere einer Diesel-Brennkraftmaschine kommt. Der Brenner 1 erzeugt im Brennbetrieb heiße Verbrennungsgase, welche zu einer nicht näher gezeigten Partikelfiltereinrichtung im Abgastrakt der Brennkraftmaschine geleitet werden, um dort zur Regenerierung den Partikelabbrand an der Partikelfilter einrichtung zu unterstützen und einzuleiten. Der Brenner 1 hat eine Vorbrennkammer 2 und eine Nachbrennkammer 3, welche sich in axialer Verlängerung der Vorbrennkammer 2 an diese anschließt. Die Nachbrennkammer 3 schließt sich unmittelbar an die Vorbrennkammer 2 an und ist gegenüber der Vorbrenn kammer 2 im Durchmesser erweitert. Über eine Düse 4 wird ein Brennstoffstrahl oder ein Brennstoff-Hilfsluft-Gemisch in die Vorbrennkammer 2 eingebracht. Das von der Brennkraft maschine kommende Abgas wird über eine insgesamt mit 5 be zeichnete Abgaszufuhreinrichtung 5 eingeleitet, welche ein Zuströmgehäuse 6 hat. Dieses Zuströmgehäuse 6 ist spiral förmig, vorzugsweise in Form einer logarithmischen Spirale ausgebildet, wie dies aus Fig. 2 beispielsweise zu ersehen ist, so daß im Innenraum 7 des Zuströmgehäuses 6 eine konti nuierliche Volumenverkleinerung erfolgt. Hierdurch kann das in den Zwischenraum 8 über das Zuströmgehäuse 6 eingeleitete Abgas zuverlässig in nach Menge und Richtung im wesentlichen gleiche Abgasteilströme aufgeteilt werden, welche energie reich sind, bevor sie über Eintrittsöffnungen 9 in die Vor brennkammer 2 gelangen. Die zum Zwischenraum 8 führenden Zu trittsöffnungen sind mit 10 bezeichnet. In diesem Zwischen raum 8 lassen sich eventuell bei der Aufteilung in Abgasteil ströme aufgetretene Druckunterschiede ausgleichen, um Druck differenzen und Druckverluste zu vermeiden. Über die Zu trittsöffnungen 10 werden den aufgeteilten Abgasteilströmen tangentiale und radiale Geschwindigkeitskomponenten erteilt, so daß man zur Begünstigung der Brennerfunktion eine Drall strömung mit rotierender Strömung erhält. Durch die Wahl und Anordnung der Größe der Zutrittsöffnungen 10 kann die Nei gung der Strömungsrichtung dieser Abgasteilströme variiert werden. Über einen internen Bypaß 11, der in axialer Rich tung von dem Zwischenraum 8 abgeht, wird ein Teil des in den Zwischenraum 8 eingeleiteten Abgases direkt zur Nachbrenn kammer 3 geleitet. Bei dieser Ausführungsform ist somit nur eine Abgaszufuhreinrichtung 5 vorgesehen, die sowohl für die Abgaszufuhr zur Nachbrennkammer 3 als auch für die Abgas zufuhr zur Vorbrennkammer 2 bestimmt ist. Daher können Zweig leitungen u. dgl. entfallen.Based on FIGS. 1 and 2, a first preferred exporting is approximate shape of a generally designated 1 burner he explained. This burner 1 is operated as with its own older German patent application P 38 28 248.8 with exhaust gas, which comes from an internal combustion engine, not shown, in particular a diesel internal combustion engine. The burner 1 generates hot combustion gases in the combustion mode, which are passed to a particle filter device (not shown) in the exhaust tract of the internal combustion engine, in order to support and initiate the particle combustion on the particle filter device for regeneration. The burner 1 has a pre-combustion chamber 2 and a post-combustion chamber 3 , which adjoins the pre-combustion chamber 2 in an axial extension thereof. The afterburning chamber 3 connects directly to the pre-combustion chamber 2 and is enlarged in diameter compared to the pre-combustion chamber 2 . A fuel jet or a fuel-auxiliary air mixture is introduced into the pre-combustion chamber 2 via a nozzle 4 . The exhaust gas coming from the internal combustion engine is introduced via a total of 5 be exhaust gas supply device 5 , which has an inflow housing 6 . This inflow housing 6 is spiral, preferably in the form of a logarithmic spiral, as can be seen from FIG. 2, for example, so that in the interior 7 of the inflow housing 6 there is a continuous reduction in volume. As a result, the exhaust gas introduced into the intermediate space 8 via the inflow housing 6 can be reliably divided into essentially the same partial exhaust gas flows in terms of quantity and direction, which are energy-rich before they enter the combustion chamber 2 via inlet openings 9 . The leading to the gap 8 to openings are designated 10 . In this intermediate space 8 , any pressure differences that occur during the division into exhaust gas streams can be compensated in order to avoid pressure differences and pressure losses. To the openings 10 to the divided exhaust gas streams are given tangential and radial speed components, so that you get a swirl flow with a rotating flow to favor the burner function. By choosing and arranging the size of the access openings 10 , the inclination of the flow direction of these partial exhaust gas flows can be varied. Via an internal bypass 11 , which goes in the axial direction from the space 8 , part of the exhaust gas introduced into the space 8 is passed directly to the afterburning chamber 3 . In this embodiment, therefore, only one exhaust gas supply device 5 is provided, which is intended both for the exhaust gas supply to the afterburning chamber 3 and for the exhaust gas supply to the pre-combustion chamber 2 . Therefore, branch lines u. The like.

In Fig. 3 ist eine Ausführungsvariante eines Brenners ins gesamt mit 1′ bezeichnet. Gleiche oder ähnliche Teile wie bei der voranstehend beschriebenen Ausführungsform sind mit den selben Bezugszeichen versehen und werden daher nicht nochmals näher erläutert. Bei dem Brenner 1′ umfaßt die Abgaszufuhr einrichtung 5′ einen Diffusor 12, welcher in Abgaseinströ mungsrichtung gesehen vor dem Zuströmgehäuse 6 angeordnet ist. Mittels dieses Diffusors 12 wird die Strömungsgeschwindigkeit der eintretenden Abgase herabgesetzt, so daß die Aufteilung der Abgasteilströme bei niedrigeren Strömungsgeschwindigkei ten vorgenommen werden kann. Hierdurch läßt sich die Ver gleichmäßigung der Abgasteilströme hinsichtlich der Menge und der Richtung zuverlässig und effektiv erreichen. Im Bereich der Zutrittsöffnungen 10, die zu dem Zwischenraum 8 führen, sind in Fig. 3 Schaufeln 13 angedeutet, welche ermöglichen, daß die jeweiligen Abgasteilströme in eine jeweils gewünschte Strömungsrichtung gelenkt werden. Ansonsten stimmt diese Aus führungsform nach Fig. 3 im wesentlichen mit der zuvor an hand den Fig. 1 und 2 erläuterten Ausführungsform des Bren ners 1 überein.In Fig. 3, an embodiment variant of a burner is denoted overall by 1 ' . The same or similar parts as in the embodiment described above are provided with the same reference numerals and are therefore not explained again. In the burner 1 'comprises the exhaust gas supply device 5 ' a diffuser 12 , which is seen in the direction of exhaust gas inflow before the inflow housing 6 is arranged. By means of this diffuser 12 , the flow rate of the incoming exhaust gases is reduced, so that the division of the partial exhaust gas streams can be made at lower flow rates. As a result, the equalization of the partial exhaust gas flows in terms of quantity and direction can be achieved reliably and effectively. In the area of the access openings 10 , which lead to the intermediate space 8 , blades 13 are indicated in FIG. 3, which enable the respective partial exhaust gas flows to be directed in a respectively desired flow direction. Otherwise, this embodiment from FIG. 3 corresponds essentially to the embodiment of the burner 1 previously explained with reference to FIGS . 1 and 2.

Bei der Ausführungsvariante des in Fig. 4 gezeigten Brenners 1′′ ist wie bei der voranstehenden Ausführungsform des Bren ners 1′ eine Anordnung von Schaufeln 13′ vorgesehen, die im Bereich der Zutrittsöffnungen 10 liegen, die zu dem Zwischen raum 8 führen. Durch die entsprechende Wahl der Beschaufelung sowie die Ausbildung der Schaufeln 13′ können dann jeweils Abstimmungen auf die günstigsten Strömungsrichtungen und be vorzugte Strömungsrichtungen vorgenommen werden, um den Brenn betrieb des Brenners 1′′ zu optimieren.In the embodiment of the burner 1 'shown in Fig. 4''as in the previous embodiment of the burner 1 ' an arrangement of blades 13 'is provided, which are in the region of the access openings 10 , which lead to the space 8 . Through the appropriate choice of blading and the design of the blades 13 'can then be tuned to the most favorable flow directions and be preferred flow directions to optimize the combustion operation of the burner 1 ''.

In Fig. 5 ist eine bevorzugte Ausführungsform einer Abgas zufuhreinrichtung 5 in Schnittdarstellung gezeigt, welche ein spiralförmig ausgebildetes Zuströmgehäuse 6, d. h. ein Spi ralgehäuse, hat. Bei dieser Ausführungsform hat das Zuström gehäuse 6 in seinem Innenraum insgesamt vier Innenkanäle 14 bis 17, welche jeweils einen spiralförmigen Verlauf haben. Bei dieser Ausführungsform wird das von dem Abgastrakt der Brennkraftmaschine kommende Abgas unmittelbar an der Zuström seite des Zuströmgehäuses 6 bereits im wesentlichen gleich mäßig auf vier Teilströme aufgeteilt, die durch die Innenka näle 14 bis 17 gehen. Die zu der Zwischenkammer 8 führenden Zutrittsöffnungen 10 sind an der jeweiligen Innenwand der In nenkanäle 14 bis 17 vorgesehen und sind gleichmäßig über den Umfang des Zwischenraums 8 verteilt angeordnet. Bei dieser Auslegung wird den jeweiligen Abgasteilströmen eine nennens werte, radiale Geschwindigkeitskomponente beim Eintritt über die Zutrittsöffnungen 10 in dem Zwischenraum 8 erteilt. Durch diese Aufteilung des Abgasteilstroms mittels den Innenkanälen 14 bis 17 wird eine wechselseitige Strömungsbeeinflußung der Teilströme beim Eintreten über die Zutrittsöffnungen 10 in den Zwischenraum 8 vermieden, wodurch sich die Strömungsauf teilung hinsichtlich Menge und Richtung im wesentlichen ver bessern läßt. Bei dieser in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform wird der jeweilige Abgasteilstrom in den Innenkanälen 14 bis 17 am Eintrittsbereich in den Zwischenraum 8 um etwa 90° um gelenkt, wozu eine spezielle Ausbildungsform der Innenwand der Innenkanäle 14 bis 17 im Bereich der Zutrittsöffnungen 10 vorgesehen ist.In Fig. 5, a preferred embodiment of an exhaust gas supply device 5 is shown in a sectional view, which has a spiral-shaped inflow housing 6 , ie a spiral housing. In this embodiment, the inflow housing 6 has a total of four inner channels 14 to 17 in its interior, each of which has a spiral course. In this embodiment, the exhaust gas coming from the exhaust tract of the internal combustion engine directly on the inflow side of the inflow housing 6 is already substantially evenly divided into four partial flows which pass through the inner channels 14 to 17 . The access openings 10 leading to the intermediate chamber 8 are provided on the respective inner wall of the inner channels 14 to 17 and are arranged distributed uniformly over the circumference of the intermediate space 8 . With this design, the respective partial exhaust gas flows are given a noteworthy, radial speed component when entering via the access openings 10 in the intermediate space 8 . Through this division of the partial exhaust gas flow by means of the inner channels 14 to 17 , a mutual influencing of the flow of the partial flows upon entry via the access openings 10 into the space 8 is avoided, whereby the flow distribution in terms of quantity and direction can be substantially improved ver. In this embodiment shown in FIG. 5, the respective partial exhaust gas flow in the inner channels 14 to 17 is deflected by about 90 ° at the entry area into the intermediate space 8, for which purpose a special embodiment of the inner wall of the inner channels 14 to 17 is provided in the area of the access openings 10 .

Bei allen voranstehenden Ausführungsformen ist im Hinblick auf günstige Betriebsbedingungen für den Brenner 1, 1′, 1′′ die Auslegung derart getroffen, daß das Verhältnis von Außen radius r1 des Zuströmgehäuses 6 zu dem Radius r2 des Zwi schenraums 8 möglichst klein gewählt ist. Hierdurch erhält man eine gedrängte Bauweise für das Zuströmgehäuse 6, so daß der jeweilige Brenner 1, 1′, 1′′ platzsparend gebaut und un tergebracht werden kann. Zugleich ist durch dieses vorgegebene bevorzugte Verhältnis die Möglichkeit gegeben, daß die Druck verluste am Zuströmgehäuse 6 möglichst gering sind. Hierdurch wird andererseits bewirkt, daß die erzeugten Abgasteilstrah len möglichst energiereich sind.In all of the above embodiments, with regard to favorable operating conditions for the burner 1 , 1 ', 1 '', the design is such that the ratio of the outside radius r 1 of the inflow housing 6 to the radius r 2 of the inter mediate space 8 is chosen to be as small as possible . This gives a compact design for the inflow housing 6 , so that the respective burner 1 , 1 ', 1 ''can be built to save space and be accommodated un. At the same time, this predetermined preferred ratio gives the possibility that the pressure losses at the inflow housing 6 are as small as possible. On the other hand, this causes the partial exhaust jets generated to be as energy-rich as possible.

Ferner erhält man eine platzsparende Auslegung der Abgaszu fuhreinrichtung 5, 5′ beim erfindungsgemäßen Brenner 1, 1′, 1′′ dadurch, daß das Zuströmgehäuse 6 sich ausgehend von dem Übergang von der Vorbrennkammer 2 zu der Nachbrennkammer 3 in axialer Richtung in Richtung der Vorbrennkammer 2 erstreckt.Furthermore, one obtains a space-saving design of the exhaust gas supply device 5 , 5 'in the burner 1 , 1 ', 1 '' according to the invention in that the inflow housing 6 is based on the transition from the pre-combustion chamber 2 to the afterburning chamber 3 in the axial direction in the direction of the pre-combustion chamber 2 extends.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die voranste hend beschriebenen Einzelheiten der bevorzugten Ausführungs form des Brenners 1, 1′, 1′′ beschränkt, sondern es sind zahl reiche Abänderungen und Modifikationen möglich, die der Fach mann im Bedarfsfall treffen wird, ohne den Erfindungsgedanken zu verlassen. So können beispielsweise mehr oder weniger als vier Innenkanäle 14 bis 17 vorgesehen sein, oder es können auch Kombinationen von Strömungsleiteinrichtungen, wie Schau feln 13 oder dergleichen in Verbindung mit einer speziellen Anordnung der Zutrittsöffnungen 10 vorgesehen werden. Ferner kann durch eine entsprechende Spiralgestaltgebung des Zu strömgehäuses 6 ohne Unterteilung, wie die Innenkanäle 14 bis 17 erreicht werden, daß die Abgasströmung sich aufgrund von Zentrifugaleinwirkungen gleichmäßig in Abgasteilströme wenigstens im Zusammenwirken mit dem Zwischenraum 8 aufteilen läßt.Of course, the invention is not limited to the details of the preferred embodiment of the burner 1 , 1 ', 1 ''described above, but there are numerous changes and modifications possible, which the specialist will make if necessary, without the inventive concept leave. For example, more or fewer than four inner channels 14 to 17 can be provided, or combinations of flow control devices, such as rings 13 or the like, can be provided in connection with a special arrangement of the access openings 10 . Furthermore, can be achieved by a corresponding spiral design of the flow housing 6 without subdivision, such as the inner channels 14 to 17 , that the exhaust gas flow can be divided into partial exhaust gas streams at least in cooperation with the space 8 due to centrifugal effects.

Ferner ist in Fig. 5 eine derart bevorzugte Ausgestaltungs form des spiralförmigen Verlaufs der Innenkanäle 14 bis 17 gezeigt, dessen Krümmungsradius sich gemäß folgender Spiral gleichung für eine logarithmische Spirale verhält:Further, in Figure 5 such a preferred Ausgestaltungs form of the spiral profile of the inner channels 14 to 17 shown, the radius of curvature behaves according to the following equation for a logarithmic spiral spiral.:

In dieser Gleichung bedeuten R der Radiusvektor, R₀ der Ursprungsradius und D der Durchmesser des Zuströmgehäuses 6.In this equation, R is the radius vector, R₀ is the radius of origin and D is the diameter of the inflow housing 6 .

BezugszeichenReference numerals

1 Brenner insgesamt in Fig. 1
1′ Brenner insgesamt in Fig. 3
1′′ Brenner insgesamt in Fig. 4
2 Vorbrennkammer
3 Nachbrennkammer
4 Düse
5 Abgaszufuhreinrichtung
5′ Abgaszufuhreinrichtung in Fig. 3
6 Zuströmgehäuse
7 Innenraum
8 Zwischenraum
9 Eintrittsöffnungen
10 Zutrittsöffnungen
11 Interner Bypaß
12 Diffusor
13 Schaufeln
13′ Schaufelanordnung Fig. 4
14-17 Innenkanäle
r1 Außenradius des Zuströmgehäuses 6
r2 Radius des Zwischenraumes 8 1 burner in total in FIG. 1
1 ' total burner in Fig. 3rd
1 '' total burner in Fig. 4th
2 pre-combustion chamber
3 afterburner
4 nozzle
5 exhaust gas supply device
5 ' exhaust gas supply device in Fig. 3rd
6 inflow housing
7 interior
8 space
9 entry openings
10 access openings
11 Internal bypass
12 diffuser
13 blades
13 ' blade arrangement Fig. 4th
14-17 inner channels
r 1 outer radius of the inflow housing 6
r 2 radius of the gap 8

Claims

1. With exhaust gas from an internal combustion engine operable burner for regeneration of a particle filter device in the gas tract from an internal combustion engine, which has a pre-combustion chamber and an axially adjoining post-combustion chamber with a larger diameter than the pre-combustion chamber, and with an exhaust gas supply device for the pre-and post-combustion chamber, thereby characterized in that the exhaust gas supply device ( 5 , 5 ') divides the exhaust gas in the amount and direction of the same partial exhaust gas flows symmetrically around the circumference at least before entering the pre-combustion chamber ( 2 ).

2. Burner according to claim 1, characterized in that the divided partial exhaust gas flows into a pre-combustion chamber ( 2 ) surrounding space ( 8 ) from which the supply to the pre-combustion chamber ( 2 ) takes place.

3. Burner according to claim 2, characterized in that by means of the exhaust gas supply device ( 5 , 5 ') split exhaust gas flows at the entry into the intermediate space ( 8 ) have a tangential and a radial speed component.

4. Burner according to one of claims 1 to 3, characterized in that the exhaust gas supply device ( 5 , 5 ') has an inflow housing ( 6 ) which limits at least one spiral-shaped in the exhaust gas introduction direction Innenka channel ( 14 to 17 ).

5. Burner according to claim 4, characterized in that the outer wall of the inner channel ( 14 to 17 ) has a radius of curvature according to the following spiral equation for a logarithmic spiral: where ϕ pole angle, R radius, R₀ ′ pole radius and D diameter.

6. Burner according to claim 5, characterized in that the introduction of the partial exhaust gas flows into the intermediate space ( 8 ) around the pre-combustion chamber ( 2 ) via access openings ( 10 ) on the inner wall of the inner channel ( 14 to 17 ).

7. Burner according to one of claims 2 to 6, characterized in that via an internal bypass ( 11 ) from a partial gas flow from the intermediate space ( 8 ) goes directly to the afterburning chamber ( 3 ).

8. Burner according to claim 7, characterized in that the internal bypass ( 11 ) from the intermediate space ( 8 ) axially to the after combustion chamber ( 3 ).

9. Burner according to one of claims 4 to 8, characterized in that the inflow housing ( 6 ) starting from the transition between the pre-combustion chamber ( 2 ) and the after combustion chamber ( 3 ) in the direction of the pre-combustion chamber ( 2 ) extends axially in wesent union.

10. Burner according to one of claims 2 to 9, characterized in that the respective partial exhaust gas flow for deflection of a radial speed component is deflected by approximately 90 ° at the entry region into the intermediate space ( 8 ).

11. Burner according to one of claims 4 to 10, characterized in that the inflow housing ( 6 ) has a plurality, geson derte, spiral-shaped inner channels ( 14 to 17 ) for the geson dered supply line of the partial exhaust gas flows.

12. Burner according to claim 11, characterized in that at least four spiral inner channels ( 14 to 17 ) are provided in the flow housing ( 6 ).

13. Burner according to one of claims 2 to 12, characterized in that the exhaust gas supply device ( 5 , 5 ') introduces the partial exhaust gas flows into the intermediate space ( 8 ) at at least four locations distributed symmetrically over the circumference.

14. Burner according to one of claims 4 to 13, characterized in that the exhaust gas supply device ( 5 , 5 ') seen in the exhaust gas inflow direction in front of or the spiral inner channels ( 14 to 17 ) has a diffuser ( 12 ).

15. Burner according to claim 2 to 14, characterized in that blades ( 13 , 13 ') are provided at the inlet ( 9 ) to the intermediate space ( 8 ).

16. Burner according to one of claims 4 to 15, characterized in that the ratio of the outer radius (r 1 ) of the inflow housing ( 6 ) to the radius (r 2 ) of the intermediate space ( 8 ) is as small as possible.