[實用新型]噴射器冷卻結構和發動機系統

有效

• 申請號: 201320508457.4
• 申請日: 2013-08-20
• 公開（公告）號: CN203532010U
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發明（設計）人: J.E.阿納;J.P.道爾;S.基蘭;A.格魯肖夫;M.沙
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F01N3/025
• 分類號: F01N3/025;F01N3/029;F01D25/12;F01P1/10;F01P3/16
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 肖日松;嚴志軍

技術領域

本文中公開的主題的實施例涉及用于發動機的噴射器冷卻結構以及相關的發動機系統和方法。

背景技術

在操作期間，內燃發動機生成從發動機排放在排氣流中的各種燃燒副產物。可利用各種方法來減少受管制的排放物。在一些實例中，可通過在發動機的排氣通路中采用具有諸如顆粒過濾器的裝置的后處理系統而減少顆粒排放物。還可在發動機系統中使用渦輪增壓器來增大供應至發動機用于燃燒的空氣的壓力。在一個實例中，渦輪增壓器包括聯接于發動機的排氣通路的渦輪，其中，渦輪經由軸至少部分地驅動壓縮機以增大進氣壓力。

隨著時間推移，顆粒過濾器的顆粒負載可增大，使得要求顆粒過濾器的再生。例如，再生用于清潔顆粒過濾器，并且由此避免發動機上的背壓的不合乎需要的增大。一種清潔顆粒過濾器的方法包含升高過濾器上游的排氣溫度，以促進累積在過濾器中的含碳粒子的燃燒。在一個實例中，可通過在顆粒過濾器的上游噴射諸如燃料的烴而通過過濾器的主動再生實現升高排氣溫度。為了實現噴射的烴與排氣流的適當混合，單獨的烴混合器通常設置在噴射位置與顆粒過濾器之間。

本發明人認識到，當噴射器位于諸如排氣系統的高溫環境中時，噴射器的過度加熱可引起噴射器末端處的焦化、噴射器退化和/或其它構件故障。另外，在排氣系統中設置單獨的烴混合器增加了系統所需的封裝空間和設計復雜性，同時還增大了發動機經歷的總背壓。

實用新型內容

因此，在一個實施例中，噴射器冷卻結構包括由渦輪的冷卻護套限定的冷卻通道。(例如，渦輪可為包括發動機、渦輪增壓器和排氣系統的發動機系統中的渦輪增壓器的一部分。)冷卻孔至少部分地位于冷卻護套內，其中，冷卻孔構造成接收噴射器的軸針。冷卻通道構造成使冷卻劑循環用于冷卻噴射器。有利地，通過使噴射器軸針位于冷卻孔內，從渦輪排氣流至軸針和噴射器的熱傳遞減少，由此提高噴射器的效率和可靠性。

在一個實施例中，冷卻孔的噴霧端部可通向渦輪的排氣腔室，以使軸針能夠將添加劑噴射到排氣腔室中。以該方式，渦輪的排氣腔室可用作混合器以將添加劑分配在排氣流中。因此，通過在渦輪的排氣腔室中混合添加劑，可減小排氣管道的總長度。此外，可避免排氣管道下游的單獨混合器。有利地，消除單獨混合器還可減小由排氣系統形成的總背壓。

應當理解，提供以上簡要描述以采用簡化的形式介紹在具體實施方式中進一步描述的構思的選定。這不意在識別要求權利的主題的關鍵或必要特征，該要求權利的主題的范圍由具體實施方式之后的權利要求唯一地限定。此外，要求權利的主題不受限于解決以上或在本公開的任何部分中提到的任何缺點的實施。

附圖說明

通過參考附圖閱讀非限制性實施例的下列描述，將更好地理解本發明，其中，在下面：

圖1示出根據本公開的一個實施例的包括具有噴射器冷卻結構的渦輪增壓器的發動機系統的示意圖，其中，發動機系統定位在軌道車輛中。

圖2示出噴射器冷卻結構和渦輪的排氣腔室的實施例的近似按比例的剖視圖。

圖3示出圖2的噴射器冷卻結構和渦輪的排氣腔室的近似按比例的另一個剖視圖。

圖4示出流程圖，其圖示了根據本公開的一個實施例的用于噴射器的方法。

具體實施方式

下列描述涉及用于包括渦輪增壓器和后處理系統的發動機系統的噴射器冷卻結構的各種實施例。在一個實施例中，噴射器冷卻結構包括由渦輪的冷卻護套限定的冷卻通道。至少部分地位于冷卻護套內的冷卻孔構造成接收噴射器的軸針。冷卻通道構造成使冷卻劑循環用于冷卻噴射器(例如，冷卻通道構造用于冷卻劑在其中循環)。有利地，通過使噴射器軸針位于冷卻孔內，從渦輪排氣流至軸針和噴射器的熱傳遞減少，由此提高噴射器效率和可靠性。

在另一個示例性實施例中，發動機系統包括具有帶有冷卻護套的渦輪的渦輪增壓器，渦輪構造成經由來自發動機的排氣驅動。冷卻護套包括構造成使冷卻劑循環的冷卻通道。冷卻護套內的冷卻孔與冷卻通道完全隔離開，并且構造成接收噴射器的軸針。噴射器構造成將添加劑噴射到渦輪的排氣腔室中。在這樣一個實施例中，噴射器可操作成將烴直接噴射到渦輪的排氣腔室中。以該方式，噴射器實現了烴與后處理系統上游的排氣的改進混合，用于使系統的顆粒過濾器主動再生。這種構型還可消除對發動機的排氣系統中的單獨混合構件的需要。此外，通過將噴射器安裝結構聯接于渦輪冷卻護套，可避免噴射器的過度加熱。