等离子燃烧器和柴油机颗粒过滤器捕集器

摘要

提供一种等离子燃烧器和柴油机颗粒过滤器(DPF)捕集器，其能够通过预热燃料并将燃料与废气混合来有效地氧化和去除废气内的颗粒材料(PM)。该柴油机颗粒过滤器包括：过滤器，该过滤器在发动机的相对侧连接到废气管上；等离子燃烧器，该等离子燃烧器在废气管内设置在发动机和过滤器之间，并包括供给燃料的燃料入口和喷出等离子放电所产生的火焰的火焰口；以及连接燃料入口和燃料箱的燃料流入管。

说明书

技术领域

本发明涉及一种等离子燃烧器和柴油机颗粒过滤器捕集器。更具体地，本发明涉及一种能够通过预热燃料并将燃料与废气混合来有效地氧化和去除废气内的颗粒材料(PM)的等离子燃烧器和柴油机颗粒过滤器捕集器。

本发明涉及一种等离子燃烧器和柴油机颗粒过滤器捕集器，该等离子燃烧器和柴油机颗粒过滤器捕集器能够通过在废气管内设置和预热等离子燃烧器来有效地氧化和去除废气内的PM，并能够最大程度地使用废气管周围的空间。

背景技术

机动车废气的PM主要从柴油发动机排出。柴油发动机利用空气和燃料的混合比来调节其输出，为了迅速地输出高功率，应当增加燃料相对于预定量空气的供给量。在此情况下，由于空气量不足，一些燃料不完全燃烧，从而产生大量的烟。

而且，当柴油发动机工作时，由于燃料的高压注射期短，所以在燃烧室内局部地出现密集区，从而产生大量的烟。

柴油机颗粒过滤(DPF)捕集器是在过滤器中捕集从柴油发动机排出的PM并氧化该PM的装置，并且能够减少80％或更多的PM。为了捕集并氧化PM，使捕集PM的过滤器和柴油机颗粒过滤器再生并延长其使用寿命的技术非常重要。

作为柴油机颗粒过滤器的再生方法，存在一种在再生过程中强制氧化所捕集的PM的强制再生方法。该强制再生方法是使用电加热器、燃烧器来强制加热或利用节流的方法。由于在城市中工作的车辆保持排放气体的低温，所以车辆部分地使用该强制再生方法。

在该强制再生方法中，电加热器存在的缺陷在于消耗大量电力。由于燃烧器使用废气中的氧，所以燃烧器使得难以根据操作状态而与废气中的氧的改变状况相一致地进行操作控制。节流降低了氧化催化剂中PM的氧化温度，但是存在的缺陷在于，用于节流的装置应当连接到空气流入管和空气流出管。

背景技术部分公开的上述信息仅用于增强对本发明背景的理解，因此可以含有不构成本国的本领域技术人员所已知的现有技术的信息。

发明内容

已经作出本发明，以提供一种等离子燃烧器和柴油机颗粒过滤器，其具有通过预热燃料并将燃料与废气混合来有效地氧化和去除废气内的PM的优点。

本发明已经试图提供一种等离子燃烧器和柴油机颗粒过滤器，其具有通过在废气管内设置和预热等离子燃烧器并最大程度地使用废气管周围的空间来有效地氧化和去除废气内的PM的优点。

本发明的示例性实施例提供一种柴油机颗粒过滤器，该柴油机颗粒过滤器包括：过滤器，其在发动机的相对侧连接到废气管；等离子燃烧器，其在废气管内设置在发动机和过滤器之间，且包括供给燃料的燃料入口和通过等离子放电喷出火焰的火焰口，该等离子燃烧器加热废气；以及连接燃料入口和燃料箱的燃料流入管。

该等离子燃烧器可包括至少一个废气入口，该废气入口注入用于将注入到燃料入口的燃料喷出的废气，并供给用于排出燃料和废气的混合气体的废气。

该等离子燃烧器可包括：基座，该基座包括其中形成有燃料入口和废气入口的混合腔；电极，该电极安装在基座中，电极和基座之间设置有绝缘体，该电极内部具有吸热腔，并将从燃料入口和废气入口注入的燃料和废气在吸热腔中混合并加热成混合气体状态；以及反应炉，该反应炉将其内壁与电极隔开设置，并在基座的相对侧处形成火焰口，以将该火焰口连接到基座上，该反应炉通过连接到混合腔的混合气体喷嘴接收混合气体，并将电极和所述内壁之间的等离子放电在混合气体中产生的火焰喷出到火焰口。

多个混合气体喷嘴可形成为沿着圆周方向以等距离间隔设置在反应炉中，并形成为在圆筒体的中心方向上倾斜预定角度。

废气入口中的一个可连接到形成在电极中心处的吸热腔上，并且燃料流入管可以在废气入口内设置成连接到吸热腔。

该等离子燃烧器可包括喷射空气入口和至少一个废气入口，该喷射空气入口注入用于将注入到燃料入口的燃料喷出的空气，该废气入口对燃料和空气的混合气体供给废气，其中该柴油机颗粒过滤器可以还包括连接到喷射空气入口上的喷射空气流入管。

该等离子燃烧器可包括：基座，该基座包括其中形成有燃料入口、喷射空气入口和废气入口的混合腔；电极，该电极安装在基座中，电极和基座之间设置有绝缘体，该电极在其内部具有吸热腔，并将从燃料入口和废气入口注入的燃料和废气在吸热腔中混合并加热成混合气体状态；以及反应炉，该反应炉将其内壁与电极隔开设置，并在基座的相对侧处形成火焰口，以将该火焰口连接到基座，该反应炉通过连接到混合腔的混合气体喷嘴接收混合气体，并将电极和所述内壁之间的等离子放电在混合气体中产生的火焰喷出到火焰口。

该喷射空气流入管可连接到形成在电极中心处的吸热腔，该燃料流入管可喷射空气流入管内设置成连接到吸热腔，并且废气入口可连接到混合腔。

该等离子燃烧器可包括喷射空气入口和排放空气入口，该喷射空气入口注入用于将注入到燃料入口的燃料喷出的空气，该排放空气入口对燃料和空气的混合气体供给排放空气，其中该柴油机颗粒过滤器可以还包括连接到喷射空气入口的喷射空气流入管，以及连接到排放空气入口的排放空气流入管。

该等离子燃烧器可包括：基座，该基座包括其中形成有燃料入口、喷射空气入口和排放空气入口的混合腔；电极，该电极安装在基座中，电极和基座之间设置有绝缘体，该电极在其内部具有吸热腔，并将从燃料入口和喷射空气入口注入的燃料和空气在吸热腔中混合并加热成混合气体状态；以及反应炉，该反应炉将其内壁与电极隔开设置，并在基座的相对侧处形成火焰口，以将该火焰口连接到基座，该反应炉通过连接到混合腔的混合气体喷嘴接收混合气体，并将电极和所述内壁之间的等离子放电在混合气体中产生的火焰喷出到火焰口。

该喷射空气流入管可连接到形成在电极中心处的吸热腔，该燃料流入管可喷射空气流入管内设置成连接到吸热腔，并且排放空气流入管可连接到混合腔。

该等离子燃烧器可包括喷射空气入口、排放空气入口和至少一个废气入口，该喷射空气入口注入用于将注入到燃料入口的燃料喷出的空气，该排放空气入口对燃料和空气的混合气体供给排放空气，该废气入口对所述混合气体和排放气体供给废气，其中该柴油机颗粒过滤器可以还包括连接到喷射空气入口的喷射空气流入管，以及连接到排放空气入口的排放空气流入管。

该等离子燃烧器可包括：基座，该基座包括其中形成有燃料入口、喷射空气入口、排放空气入口和废气入口的混合腔；电极，该电极安装在基座中，电极和基座之间设置有绝缘体，该电极在其内部具有吸热腔，并将从燃料入口和排放空气入口注入的燃料和空气在吸热腔中混合并加热成混合气体状态；以及反应炉，该反应炉将其内壁与电极隔开设置，并在基座的相对侧处形成火焰口，以将该火焰口连接到基座，该反应炉通过连接到混合腔的混合气体喷嘴接收混合气体，并将电极和所述内壁之间的等离子放电在混合气体中产生的火焰喷出到火焰口。

该喷射空气流入管可连接到形成在电极中心处的吸热腔，该燃料流入管可在喷射空气流入管内设置成连接到吸热腔，并且排放空气流入管和废气入口可连接到混合腔。

该等离子燃烧器可包括设置在废气管内的反应炉，和电极，该电极设置在反应炉内，同时与反应炉的内表面保持一距离。

该反应炉可以包括：预热通道，其连接到燃料流入管，以预热所供给的燃料；燃料入口，其将所述预热的燃料供给到反应炉和电极之间的空间；废气入口，将通过燃料入口注入到反应炉中的燃料与废气混合，并形成在反应炉的一侧，以将在反应炉和电极之间所形成的混合气体导入，从而供给废气；以及火焰口，其形成在反应炉的另一侧处，以通过所述混合气体的等离子放电喷出火焰。

该反应炉可包括设置在废气管内的外圆筒体，以及内圆筒体，该内圆筒体设置在外圆筒体内，以在内圆筒体和外圆筒体之间形成预热通道，其中，在废气入口侧处，内圆筒体可形成朝废气入口侧逐渐敞开的圆锥体的内表面。

该燃料入口可形成在所述圆锥体的内侧，以在反应炉和电极之间连接预热通道。

该预热通道可以在火焰口侧处朝废气入口侧延伸的螺旋结构形成。

该等离子燃烧器可以还包括引导构件，该引导构件设置在废气入口侧处，并以比废气入口大的直径形成，以将废气导入废气入口。

该引导构件包括多个叶脉，这些叶脉设置在其内侧处，以在反应炉和电极之间形成涡流。

该等离子燃烧器可以还包括设置在燃料流入管中的热交换器。

同时，该等离子燃烧器可包括：基座，该基座包括供给排放空气的排放空气入口；电极，其安装在基座中，绝缘体设置在电极和基座之间；以及反应炉，该反应炉将其内壁与电极隔开设置，在基座的相对侧处形成火焰口，以将该火焰口连接到基座，该反应炉通过电极和所述内壁之间的等离子放电产生的火焰喷出到火焰口。该燃料入口形成在反应炉的侧部，并且该燃料流入管通过燃料入口连接反应炉的内部空间和燃料箱。

如上所述，根据本发明，通过预热燃料，将燃料与废气混合，并通过等离子放电产生火焰，可有效地氧化和去除废气内的PM。

而且，通过在废气管内提供等离子燃烧器，可以最大程度地使用废气管周围的空间。

扰流构件能够通过干扰反应炉的火焰口周围的废气流来稳定火焰。

燃料喷嘴将火焰喷到火焰前面，以进一步增大火焰，从而进一步有效地氧化和去除PM。

而且，通过将燃料和喷射空气混合和预热，将该混合气体与废气混合，并通过等离子放电产生火焰，可有效地氧化和去除废气内的PM。

而且，通过将燃料、空气和排放空气混合和预热，将该混合气体与废气混合，并通过等离子放电产生火焰，可有效地氧化和去除废气内的PM。

根据本发明的示例性实施例，通过将燃料和注入到废气入口的废气的混合气体导入反应炉和电极之间的空间，并将利用所述混合气体的流动和在反应炉和电极之间产生的等离子电荷所产生的火焰喷到火焰口，可以简化燃料的预热结构，并且可有效地氧化废气内的PM，燃料在通过反应炉的同时被预热。

而且，根据本发明的示例性实施例，通过将电极设置在反应炉的内部，并将燃料和废气供给到电极的外表面和反应炉的内表面之间的空间，并且通过在电极的外表面和反应炉的内表面之间引起等离子放电，可以简化用于混合燃料和废气的结构。

而且，根据本发明的示例性实施例，由于不需要供给新鲜空气，不需要空气压缩机，所以可以降低该装置的价格，并且可以简化该装置的操作条件。

附图说明

图1是根据本发明第一示例性实施例的柴油机颗粒过滤器的框图。

图2是根据本发明第一示例性实施例的图1中示出的等离子燃烧器的分解透视图。

图3是该等离子燃烧器沿图2的线III-III的剖视图。

图4是该等离子燃烧器沿图3的线IV-IV的剖视图。

图5是根据本发明第二示例性实施例的等离子燃烧器的剖视图。

图6是根据本发明第三示例性实施例的等离子燃烧器的剖视图。

图7是根据本发明第四示例性实施例的等离子燃烧器的剖视图。

图8是根据本发明第五示例性实施例的等离子燃烧器的剖视图。

图9是根据本发明第六示例性实施例的等离子燃烧器的剖视图。

图10是根据本发明第七示例性实施例的等离子燃烧器的剖视图。

图11是根据本发明第八示例性实施例的等离子燃烧器的剖视图。

图12是根据本发明第九示例性实施例的等离子燃烧器的剖视图。

图13是根据本发明第十示例性实施例的柴油机颗粒过滤器的框图。

图14是根据本发明第十示例性实施例的图13中示出的等离子燃烧器的分解透视图。

图15是该等离子燃烧器沿图14的线XV-XV的剖视图。

图16是根据本发明第十一示例性实施例的等离子燃烧器的剖视图。

图17是根据本发明第十二示例性实施例的柴油机颗粒过滤器的框图。

图18是根据本发明第十二示例性实施例的图17中示出的等离子燃烧器的分解透视图。

图19是该等离子燃烧器沿图18的线XIX-XIX的剖视图。

图20是根据本发明第十三示例性实施例的等离子燃烧器的剖视图。

图21是根据本发明第十四示例性实施例的柴油机颗粒过滤器的框图。

图22是根据本发明第十四示例性实施例的图21中示出的等离子燃烧器的分解透视图。

图23是该等离子燃烧器沿图22的线X X III-X X III的剖视图。

图24是根据本发明第十五示例性实施例的柴油机颗粒过滤器的框图。

图25是根据本发明第十五示例性实施例的图24中示出的等离子燃烧器的分解透视图。

图26是该等离子燃烧器沿图25的线X X VI-X X VI的剖视图。

图27是示出火焰从根据本发明第十五示例性实施例的等离子燃烧器喷出的状态的图。

图28是根据本发明第十六示例性实施例的等离子燃烧器的剖视图。

图29是图28的等离子燃烧器的底视图。

图30是根据本发明第十七示例性实施例的等离子燃烧器的剖视图。

图31是根据本发明第十八示例性实施例的柴油机颗粒过滤器的框图。

图32是图31中示出的等离子燃烧器的剖视图。

具体实施方式

下文中将参照附图更加完整地描述本发明，在附图中示出了本发明的示例性实施例。如本领域技术人员将认识到的那样，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可以多种方式对所描述的实施例进行修改。附图和说明书将示为说明性的而不是限制性的。在整个说明书中用相同的附图标记表示相同的元件。

图1是根据本发明的第一示例性实施例的柴油机颗粒过滤器的框图。参照图1，该柴油机颗粒过滤器是捕集并氧化包含在通过废气管40排出的废气中的PM的装置，废气管40连接于发动机20。

该柴油机颗粒过滤器包括用于主要氧化PM的氧化催化剂60、捕集通过氧化催化剂60的剩余PM的过滤器80、以及促进捕集在过滤器80中的PM的氧化的等离子燃烧器100。

该氧化催化剂60在废气管40内设置在过滤器80的前面，以主要氧化包括在通过废气管40的废气中的PM，并且当废气的温度低于氧化条件的温度时，如果低温废气通过等离子燃烧器100被加热，则氧化催化剂60另外还氧化捕集在过滤器80中的PM。

该过滤器80在发动机20的相对侧连接到废气管40上，以在通过废气管40的废气从中移动时捕集包含在废气中的PM。该过滤器80设置在氧化催化剂60的后侧处，以捕集包含在由氧化催化剂60主要氧化过的废气中的PM。

等离子燃烧器100在其内部注射燃料，将该燃料改进成主要成分为氢和一氧化碳的预氧化材料，并且其中的火焰使燃料燃烧，从而加热废气。

作为例子，该柴油机颗粒过滤器包括将燃料供给到等离子燃烧器100中的废气的燃料流入管112。

该等离子燃烧器100在废气管40内设置在发动机20和过滤器80之间。该等离子燃烧器100包括燃料入口122、废气入口194和将应用到柴油机颗粒过滤器的火焰口128。

注入到等离子燃烧器100中的燃料通过连接燃料入口122和燃料箱30的燃料流入管112流入。进入废气入口194的废气使得燃料流入管112中的燃料流过燃料入口122，进入等离子燃烧器100。

此外，可以用直接将燃料注入到电极150的注射器(未示出)来代替将燃料供给到等离子燃烧器100中的燃料流入管112和燃料入口122。

废气入口194允许废气管40内的废气流入等离子燃烧器100。流过废气入口194的废气与燃料混合，从而形成混合气体，并且在火焰口128中形成火焰，该火焰由所述混合气体中的等离子放电所产生。

图2是根据本发明第一示例性实施例的图1中示出的等离子燃烧器的分解透视图，并且图3是该等离子燃烧器沿图2的线III-III的剖视图。

参照图2和3，该等离子燃烧器100包括基座140、电极150和反应炉160。

在基座140中，形成燃料入口122和至少一个废气入口194，并且该基座140包括形成在其内部的混合腔142。由于等离子燃烧器100设置在废气管40内，所以为了使废气流动的阻碍最小化，等离子燃烧器100以使得废气流动的阻力最小化的结构形成。

例如，该基座140具有朝发动机20侧(电极侧的相对侧)凸出的弯曲表面形状。从发动机20侧流到过滤器80侧的废气可以在引导到过滤器80时由于基座140的凸出弯曲表面而受到最小阻力。

电极150包括安装在基座140中的安装单元154，绝缘体152设置在基座140和电极150之间，并且在电极150内部形成延伸到安装单元154的吸热腔156。

分别来自基座140的燃料入口122和废气入口194的燃料和废气进入吸热腔156，以混合成混合气体状态并被加热。绝缘体152使电极150与基座140或反应炉160电绝缘。

电极150具有如下形状：其延伸到安装单元154的基座140的相对侧以形成最大延伸部分且然后逐渐变窄。也就是说，吸热腔156形成为大致圆锥形。

安装单元154通过双管道形成双通道，并包括形成在其内部的第一通道154a和形成在第一通道154a外部的第二通道154b。废气入口194连接到该第一通道154a。吸热腔156和混合腔142连接到该第二通道154b。

废气入口194通过第一通道154a连接到形成在电极150中央处的吸热腔156。燃料流入管112穿过废气入口194的内部连接到吸热腔156。

供给到燃料流入管112的燃料供给到吸热腔156的一侧，并在燃料流入管112的末端处通过供给到废气入口194的废气将其以混合气体状态喷入吸热腔156中。

在吸热腔156中被加热的混合气体通过第二通道154b供给到形成在基座140中的混合腔142。

废气入口194连接到混合腔142。供给到废气入口194的废气通过混合气体喷嘴166将混合腔142内的混合气体喷入反应炉160。

该反应炉160具有电极150并连接于基座140，且在基座140的相对侧处形成火焰口128。该反应炉160的内壁保持与电极150分开的状态。

由于反应炉160形成圆筒形并且电极150具有逐渐变窄的形状，所以反应炉160的内壁和电极150之间的距离逐渐增大。也就是说，从吸热腔156侧到电极150的外表面和反应炉160的内壁的距离在最大延伸部分处最短，并且随着电极150变窄，该距离逐渐增大。

例如，反应炉160和基座140沿着废气管40的长度方向设置成直线，并且在电极150已设置好的状态下利用焊接或螺栓将反应炉160和基座140相对的外边缘相互连接。

反应炉160通过混合气体喷嘴166连接到形成在基座140中的混合腔142，混合气体喷嘴166设置在反应炉160的侧部处，以接收来自混合腔142的混合气体。

由于预设电压V施加到电极150上，并且反应炉160接地，所以在电极150和反应炉160的内壁之间产生等离子放电。也就是说，由于电极150的外表面和反应炉160的内壁之间的距离的逐渐变化，所以在它们之间产生的等离子放电沿着延伸距离延伸。

在电极150和反应炉160之间产生的等离子放电在电极150和反应炉160之间的距离窄的部分处重复进行，并在扩散到该距离宽的部分之后熄灭，并且在该距离窄的部分处再次产生，在再次扩散到该距离宽的部分之后熄灭。

通过燃烧燃料和废气的混合气体或将该混合气体的一部分改进成包括氢和一氧化碳的预氧化材料，在该混合气体中产生的等离子放电有助于氧化催化剂60中的氧化。

图4是等离子燃烧器沿图3的线IV-IV的剖视图。

参照图4，在反应炉160中沿圆周方向以等间隔形成并设置多个混合气体喷嘴166，这些混合气体喷嘴166形为成在圆筒体的中心方向上倾斜预定角度。

随着混合气体喷嘴166的导引，从混合腔142通过混合气体喷嘴166注入到反应炉160的混合气体在反应炉160内形成涡流图案。

以等间隔设置的所述多个混合气体喷嘴166在反应炉160内沿着圆周方向产生统一的涡流图案，从而有效地使用了反应炉160的内部空间。

在电极150和反应炉160之间产生的等离子放电向通过混合气体喷嘴166导引的混合气体的涡流图案产生火焰，并且该火焰通过火焰口128从反应炉160喷到废气管40。该火焰通过加热废气形成用于氧化捕集在过滤器80上的PM的有利条件。

通过对第一示例性实施例的构造增加附加的元件，形成下文中描述的示例性实施例，并且省略了与第一示例性实施例类似或相同的部分的描述，将对与第一示例性实施例不同的部分进行描述。

图5是根据本发明第二示例性实施例的等离子燃烧器的剖视图。

参照图5，该等离子燃烧器100还包括罩子171。该罩子171设置在反应炉160的前部处，以对从火焰口128喷出的火焰进行引导，并防止由于喷出的火焰与反应炉160外侧的废气突然接触而导致火焰不稳定。该罩子171可通过连接构件172设置在反应炉160的外壁中。

图6是根据本发明第三示例性实施例的等离子燃烧器的剖视图。

参照图6，该等离子燃烧器100还包括位于罩子171前面的燃料喷嘴173。该燃料喷嘴173连接到燃料箱30以接收燃料，并设置在罩子171前面，以将燃料喷到通过罩子171引导的火焰中。

喷入到火焰中的燃料通过火焰的热量蒸发，并且废气在大量燃料燃烧时被另外加热。

图7至图9是根据本发明第四至第六示例性实施例的等离子燃烧器的剖视图。

参照图7至图9，该等离子燃烧器100还包括位于反应炉160的火焰口128周围的扰流构件174、177和179。如图7至9中所示，扰流构件174、177和179可以不同地形成。

参照图7，扰流构件174形成为在火焰口128处从反应炉160的外周突出。该扰流构件174通过使废气在反应炉160的外圆表面和废气管40之间流动而收集和稳定喷到火焰口128火焰。

参照图8，扰流构件177与火焰口128的前部间隔开设置。该扰流构件177可以形成为内径比火焰口128的内径大的圆形条带。扰流构件177可通过连接构件175设置在反应炉160的前面。该扰流构件177再次收集和稳定在从火焰口128喷出并前进预定距离后扩散的火焰，并允许未燃烧的燃料利用废气中的氧额外地燃烧。

参照图9，扰流构件179在火焰口128的前部处设置成与火焰口128的中心对应。该扰流构件179形成为通过连接构件176设置在反应炉160前面的圆板。

图9的扰流构件179对未燃烧的燃料液滴提供接触表面，并从反应炉160突出，以蒸发和燃烧所述燃料液滴，并防止火焰由于与废气突然混合而不稳定。

图10是根据本发明第七示例性实施例的等离子燃烧器的剖视图。

参照图10，燃料流入管112包括热交换器132。

作为例子，燃料流入管112的热交换器132形成为螺旋形，以增大在废气管40内的吸热面积，从而加热通过燃料流入管112供给的燃料。

此外，该第七示例性实施例示出了热交换器132、134和136设置于第二示例性实施例的情况，该情况可以同样应用于第一示例性实施例、第三至第六示例性实施例以及第八示例性实施例。

图11是根据本发明第八示例性实施例的等离子燃烧器的剖视图。

参照图11，电极150包括所形成的贯通的第三通道159。该第三通道159直接将吸热腔156连接到反应炉160内部。也就是说，在大部分混合气体通过第二通道154b、混合腔142和混合气体喷嘴166的同时，第三通道159使混合气体的一部分直接从吸热腔156到达反应炉160。因此，该第三通道159能够通过燃料供给管112供给大量燃料。

而且，该第八示例性实施例示出了第三通道159形成在第一示例性实施例中的情况，该情况可同样应用于第二至第七示例性实施例。

图12是根据本发明第九示例性实施例的等离子燃烧器的剖视图。

参照图12，在废气入口194周围形成废气导管181。该废气导管181通过一开口将废气导引到废气入口194，该开口具有比布置在基座140中的废气入口194的分布面积宽的面积以及从该开口逐渐变窄的形状。

该废气导管181包括第一废气导管181a和与相应的废气入口194一致的第二废气导管181b。该第一废气导管181a形成在废气入口194周围，以促使废气流朝连接于混合腔142的废气入口194流动。

该第二废气导管181b在第一废气导管181a的内部形成于废气入口194周围，以促使废气流朝连接于吸热腔156的废气入口194流动。

通过在经废气入口194注入混合腔142中时形成强流，通过第一废气导管181a引导的废气能够使通过混合腔142和混合气体喷嘴166的混合气体流加速。

通过在经废气入口194注入吸热腔156中的形成同时强流，通过第二废气导管181b引导的废气将供给到燃料流入管112的燃料喷入吸热腔156中。

此外，该第九示例性实施例示出了废气导管181以及第一和第二废气导管181a和181b形成在第一示例性实施例中的情况，该情况可同样应用于第二至第八示例性实施例。

图13是根据第十示例性实施例的柴油机颗粒过滤器的框图。

该柴油机颗粒过滤器包括分别将燃料、喷射空气和废气供给到等离子燃烧器200的燃料流入管212、喷射空气流入管214和排放空气流入管216。

该等离子燃烧器200在废气管40内设置在发动机20和过滤器80之间。该等离子燃烧器200包括燃料入口222、喷射空气入口224、废气入口294和将应用到该柴油机颗粒过滤器的火焰口228。

燃料通过连接到燃料入口222和燃料箱30的燃料流入管212注入到等离子燃烧器200中。喷射空气流入管214通过将喷射空气入口224连接到废气管40外部来将外部空气注入到等离子燃烧器200中。注入到喷射空气流入管214和喷射空气入口224中的空气将注入到燃料流入管212和燃料入口222中的燃料喷到等离子燃烧器200中。

此外，可以使用将燃料直接注入到电极250中的注射器(未示出)来代替将燃料供给到等离子燃烧器200中的该燃料流入管212和喷射空气入口224。

另外，废气入口294将废气管40内的废气注入到混合腔242中。注入到废气入口294中的废气将在燃料和空气的混合气体中产生的等离子放电所产生的火焰喷到火焰口228。

通过在混合腔242中注入废气，废气入口294能够将混合腔242内的混合气体保持在高温下。

图14是根据本发明第十示例性实施例的图13中示出的等离子燃烧器的分解透视图，并且图15是该等离子燃烧器沿图14的线X V-X V的剖视图。

参照图14和15，该等离子燃烧器200包括基座240、电极250和反应炉260。

在基座240中，形成燃料入口222、喷射空气入口224和废气入口294，并且该基座240包括形成在其内部的混合腔242。由于等离子燃烧器200设置在废气管40内，所以为了使废气流动的阻碍最小化，该等离子燃烧器200以使得废气的流动阻力最小化的结构形成。

例如，该基座240具有朝发动机20侧(电极侧的相对侧)凸出的弯曲表面形状。从发动机20侧流到过滤器80侧的废气可以在引导到过滤器80时由于基座240的凸出弯曲表面而受到最小阻力。

电极250包括吸热腔256和安装在基座240中的安装单元254，绝缘体252设置在基座240和电极250之间，吸热腔256在电极250内部形成为延伸到安装单元254。

分别从基座240的燃料入口222和喷射空气入口224注入的燃料和空气注入到吸热腔256中，以混合成混合气体状态并被加热。绝缘体252使电极250与基座240或反应炉260电绝缘。

电极250具有如下形状：其延伸到安装单元254的基座240的相对侧以形成最大延伸部分且然后逐渐变窄。也就是说，吸热腔256形成为大致圆锥形。

安装单元254通过双管道形成双通道，并包括形成在内部的第一通道254a和形成在该第一通道254a外部的第二通道254b。喷射空气流入管214联接到第一通道254a。吸热腔256和混合腔242连接到第二通道254b。

喷射空气流入管214通过第一通道254a连接到形成在电极250中心处的吸热腔256。燃料流入管212在喷射空气流入管214内设置成连接到吸热腔256。

供给到燃料流入管212的燃料供给到吸热腔256的一侧，并在燃料流入管212的末端处通过供给到喷射空气流入管214的喷射空气将其以混合气体状态喷入到吸热腔256中。

图16是根据本发明第十一示例性实施例的等离子燃烧器的剖视图。

参照图16，燃料流入管212和喷射空气流入管214分别包括热交换器232和234。

作为例子，燃料流入管212的热交换器232形成螺旋形，以通过增大在废气管40内的吸热面积来加热供给到燃料流入管212的燃料。

喷射空气流入管214的热交换器234形成螺旋形，以通过增大在废气管40内的吸热面积来加热供给到喷射空气流入管214的喷射空气。

热交换器232和234可以设置在燃料流入管212和喷射空气流入管214中(参见图16)，并可以形成在其中任一根管中(未示出)。

图17根据本发明第十二示例性实施例的柴油机颗粒过滤器的框图。

该柴油机颗粒过滤器包括分别将燃料、喷射空气和排放空气供给到等离子燃烧器300的燃料流入管312、喷射空气流入管314和排放空气流入管316。

该等离子燃烧器300在废气管40内设置在发动机20和过滤器80之间。该等离子燃烧器300包括燃料入口232、喷射空气入口324、排放空气入口326和将应用到该柴油机颗粒过滤器的火焰口328。

燃料流入管312通过连接燃料入口322和燃料箱30来将燃料注入到等离子燃烧器300中。喷射空气流入管314通过将喷射空气入口324连接到废气管40外部来将外部空气注入等离子燃烧器300中。注入到喷射空气流入管314和喷射空气入口324的喷射空气将注入到燃料流入管312和燃料入口322的燃料喷入到等离子燃烧器300中。

通过将排放空气入口326连接到废气管40外部，排放空气流入管316将外部空气注入等离子燃烧器300中。注入到排放空气流入管316和排放空气入口326的排放空气将在燃料和空气的混合气体中产生的等离子放电所产生的火焰喷到火焰口328。

图18是根据本发明第十二示例性实施例的图17中示出的等离子燃烧器的分解透视图，并且图19是该等离子燃烧器沿图18的线XIX-XIX的剖视图。

参照图18和19，该等离子燃烧器300包括基座340、电极350和反应炉360。

在基座340中，形成燃料入口322、喷射空气入口324和排放空气入口326，并且基座340包括形成在其内部的混合腔342。由于等离子燃烧器300设置在废气管340内，所以为了使废气流动的阻碍最小化，该等离子燃烧器300以使得废气流动阻力最小化的结构形成。

作为例子，该基座340具有朝发动机20侧(电极侧的相对侧)凸出的弯曲表面形状。从发动机20侧流到过滤器80侧的废气可以在引导到过滤器80时由于基座340的凸出弯曲表面而受到最小阻力。

电极350包括吸热腔356和安装在基座340中的安装单元354，绝缘体352设置在基座340和电极350之间，吸热腔356延伸到安装单元354，以形成在电极350内部。

分别从基座340的燃料入口322和喷射空气入口324注入的燃料和空气注入到吸热腔356中，以混合成混合气体状态并被加热。绝缘体352使电极350与基座340或反应炉360电绝缘。

电极350具有如下形状：其延伸到安装单元354的基座340的相对侧以形成最大延伸部分且然后逐渐变窄。也就是说，吸热腔356形成为大致圆锥形。

安装单元354通过双管道形成双通道，并包括形成在内部的第一通道354a和形成在该第一通道354a外部的第二通道354b。喷射空气流入管314联接到第一通道354a。吸热腔356和混合腔342连接到第二通道354b。

喷射空气流入管314通过第一通道354a连接到形成在电极350中心处的吸热腔356。燃料流入管312在喷射空气流入管314内设置成连接到吸热腔356。

供给到燃料流入管312的燃料供给到吸热腔356的一侧，并在燃料流入管312的末端处通过供给到喷射空气流入管214的喷射空气将其以混合气体状态喷入到吸热腔356中。

在吸热腔356中被加热的混合气体通过第二通道354b供给到形成在基座340中的混合腔342。

排放空气流入管316连接到混合腔342。供给到排放空气流入管316的排放空气将混合腔342内的混合气体通过混合气体喷嘴366喷入到反应炉360中。

通过将所述混合气体改进成包括氢和一氧化碳的预氧化材料，燃料和空气的混合气体的等离子放电有助于氧化催化剂60中的氧化。

图20是根据本发明第十三示例性实施例的等离子燃烧器的剖视图。

参照图20，燃料流入管312、喷射空气流入管314和排放空气流入管316分别包括热交换器332、334和336。

例如，燃料流入管312的热交换器332形成螺旋形，以增大废气管40内的吸热面积，从而加热供给到燃料流入管312的燃料。

喷射空气流入管314的热交换器334形成螺旋形，以增大废气管40内的吸热面积，从而加热供给到喷射空气流入管314的喷射空气。

排放空气流入管316的热交换器336形成螺旋形，以增大废气管40内的吸热面积，从而加热供给到排放空气流入管316的排放空气。

热交换器332、334和336可以设置在燃料流入管312、喷射空气流入管314和排放空气流入管316中(参见图20)，并可以形成在其中任一根管或两根管中(未示出)。

图21是根据本发明第十四示例性实施例的柴油机颗粒过滤器的框图。

该柴油机颗粒过滤器包括分别将燃料、喷射空气和排放空气供给到等离子燃烧器400的燃料流入管412、喷射空气流入管414和排放空气流入管416。

等离子燃烧器400在废气管40内设置在发动机20和过滤器80之间。该等离子燃烧器400包括燃料入口422、喷射空气入口424、排放空气入口426、废气入口494和将应用到该柴油机颗粒过滤器的火焰口428。

燃料流入管412连接燃料入口422和燃料箱30，以将燃料注入到等离子燃烧器400中。喷射空气流入管414将喷射空气入口424连接到废气管40外部，以将外部空气注入到等离子燃烧器400中。注入到喷射空气流入管416和喷射空气入口424的喷射空气将注入到燃料流入管412和燃料入口422的燃料注入到等离子燃烧器400中。

另外，可以用将燃料直接注入到电极450中的注射器(未示出)来代替将燃料供给到等离子燃烧器400中的燃料流入管412和喷射空气入口424。

排放空气流入管416将排放空气入口426连接到废气管40外部，以将外部空气注入到等离子燃烧器400中。注入到排放空气流入管416和排放空气入口426的排放空气将在燃料和空气的混合气体中产生的等离子放电所产生的火焰喷到火焰口428。

此外，废气入口494将废气管40内的废气注入混合腔442中。注入到废气入口494中的废气在与排放空气一起流动时将在所述混合气体中产生的等离子放电所产生的火焰喷到火焰口428。

废气入口494能够减少供给到排放空气流入管416的空气量，并将混合腔442内的混合气体保持在较高温度。

图22是根据本发明第十四示例性实施例的图21中示出的等离子燃烧器的分解透视图，并且图23是该等离子燃烧器沿图22的线X III-X III的剖视图。

参照图22和23，该等离子燃烧器400包括基座440、电极450和反应炉460。

在基座440中，形成燃料入口422、喷射空气入口424、排放空气入口426和废气入口494，并且该基座440包括形成在其内部的混合腔442。由于等离子燃烧器400设置在废气管40内，所以为了使废气流动的阻碍最小化，该等离子燃烧器400以使得废气流动阻力最小化的结构形成。

作为例子，该基座440具有朝发动机20侧(电极侧的相对侧)凸出的弯曲表面形状。从发动机20侧流到过滤器80侧的废气可以在引导到过滤器80时由于基座440的凸出弯曲表面而受到最小阻力。

该电极450包括吸热腔456和安装在基座440中的安装单元454，绝缘体452设置在基座440和电极450之间，吸热腔456形成在电极450内部，以延伸到安装单元454。

分别从基座440的燃料入口422和喷射空气入口424注入的燃料和空气注入到吸热腔456中，以混合成混合气体状态并被加热。绝缘体452使电极450与基座440或反应炉460电绝缘。

该电极450具有如下形状：其延伸到安装单元454的基座440的相对侧以形成最大延伸部分且然后逐渐变窄。也就是说，吸热腔456形成为大致圆锥形。

安装单元454通过双管道形成双通道，并包括形成在内部的第一通道354a和形成在该第一通道454a外部的第二通道454b。喷射空气流入管414联接到第一通道454a。吸热腔456和混合腔442连接到第二通道454b。

喷射空气流入管414通过第一通道454a连接到形成在电极450中心处的吸热腔456。燃料流入管412在喷射空气流入管414内设置成连接到吸热腔456。

供给到燃料流入管412的燃料供给到吸热腔456的一侧，并在燃料流入管412的末端处通过供给到喷射空气流入管214的喷射空气将其以混合气体状态喷入到吸热腔456中。

在吸热腔456中被加热的混合气体通过第二通道454b供给到形成在基座440中的混合腔442。

排放空气流入管416和废气入口494连接到混合腔442。分别供给到排放空气流入管416和废气入口494的排放空气和废气将混合腔442内的混合气体通过混合气体喷嘴466喷入到反应炉460中。

通过燃烧燃料、空气以及废气的混合气体或将所述混合气体的一部分改进成包括氢和一氧化碳的预氧化材料，在所述混合气体中产生的等离子放电有助于氧化催化剂60中的氧化。

图24是根据本发明第十五示例性实施例的柴油机颗粒过滤器的框图。

该柴油机颗粒过滤器包括用于连接燃料箱30和等离子燃烧器500的燃料流入管503，以将燃料供给到等离子燃烧器500。

图25是根据本发明第十五示例性实施例的图24中示出的等离子燃烧器的分解透视图，并且图26是该等离子燃烧器沿图25的线X XVI-X X VI的剖视图。

参照图25和26，该等离子燃烧器500包括反应炉510、电极520和引导构件540。

该反应炉510设置在和废气管40内废气的流动方向相同的方向上，以使废气管40内的一部分废气通过。

电极520设置在反应炉510内，并在电极520的外表面和反应炉510的内表面之间形成一距离C10，以产生等离子放电。

反应炉510形成预热通道531、燃料入口532、废气入口533和火焰口534。为此，反应炉510包括外圆筒体511和内圆筒体512。

该外圆筒体511形成反应炉510的外观，以暴露于通过废气管40内部的废气。内圆筒体512联接到外圆筒体511的内侧，以在外圆筒体511和内圆筒体512之间形成预热通道531。

该预热通道531将燃料流入管503和燃料入口532彼此连接，以预热从燃料箱30供给的燃料。该预热通道531形成在与反应炉510中废气的流动方向相反的方向上，并形成燃料通道，从而增大燃料的预热效率。

也就是说，为了将燃料从火焰口534侧供给到废气入口533侧，该预热通道531形成从火焰口534侧前进到废气入口533侧的螺旋结构。该燃料流入管503连接到氧化催化剂60侧，并且燃料入口532连接到发动机20侧。

燃料入口532朝电极520形成，从而在燃料通过预热通道531到达反应炉510和电极520之间的空间时供应预热的燃料。该燃料入口532形成为穿过内圆筒体512。

废气入口533将废气管40内的一部分废气注入到等离子燃烧器500中，以混合通过燃料入口532注入到反应炉510中的燃料和废气。

废气入口533形成在反应炉510的发动机20侧，以将燃料和废气的混合气体导入反应炉510和电极520之间的空间。也就是说，废气入口533形成在电极520和反应炉511的内圆筒体512之间，以注入废气。

形成废气入口533的外侧的内圆筒体512形成圆锥体的内表面512a，该圆锥体在从电极520侧延伸到废气入口533侧的同时在很大程度上敞开。

燃料入口532形成在该圆锥体的内表面512a侧中，以将预热通道531连接在反应炉510和电极520之间。因此，注入到燃料入口532中的燃料与通过废气入口533之后的废气混合。

通过将燃料入口532设置在废气入口533侧中，不再需要用于混合废气和燃料的单独腔(未示出)。也就是说，用于混合废气和燃料的结构变得简单。

另外，引导构件540设置在废气入口533侧处。由于该引导构件540形成具有比废气入口533大的直径，所以引导构件540将废气管40内的废气导入废气入口533。该引导构件540允许将对注入到燃料入口533的单位燃料混合更多的废气。

引导构件540包括第一联接器541、第二联接器542和连接器543。该第一联接器541联接到反应炉510的废气入口533侧的端部，即外圆筒体511的端部511a。

第二联接器542在第一联接器541内形成为联接到电极520的端部520a。第一联接器541和第二联接器542彼此隔开设置，以在彼此之间形成一空间。

连接器543形成在第一联接器541和第二联接器542之间的所述空间中，以将废气入口533连接到废气管40内部。

引导到引导构件540的废气经连接器543注入到废气入口533中，从而以燃料和废气混合的混合气体状态供给到电极520和反应炉510之间的空间，连接器543形成在第一联接器541和第二联接器542之间。

形成在反应炉510和电极520之间的空间C10在从废气入口533侧延伸到增大状态的火焰口534时逐渐减小，在形成最小尺寸后再次逐渐增大，然后形成最大尺寸。

作为例子，形成在电极520和反应炉510之间的所述空间C10形成具有不同尺寸的第一空间C11、第二空间C12和第三空间C13。

第一空间C11形成在废气入口533侧处。空间C10在从第一空间C11延伸到火焰口534侧时逐渐减小到比第一空间C11小。

第二空间C12在所述圆锥体的内表面512a中形成最小尺寸。空间C10在从第二空间C12延伸到火焰口534侧时逐渐增大到比第一空间C11大。

第三空间C13在火焰口534侧处形成最大尺寸。

为了形成第一空间C11、第二空间C12和第三空间C13，电极520形成圆柱体，以对应于内圆筒体512的圆锥体的内表面512a，并在从该圆锥体的内表面512a的端部延伸到火焰口534侧时逐渐变得更薄。

图27是示出火焰从根据本发明第十五示例性实施例的等离子燃烧器喷出的状态的图。

参照图27，注入废气入口533的废气与注入燃料入口532的燃料混合，并且该混合气体供给到电极520和反应炉510的内圆筒体512之间的空间。

通过将反应炉510接地并通过电压施加单元520a将电压(V)施加到电极520，反应炉510和电极520根据形成在它们之间的空间C10产生并熄灭等离子放电。

根据等离子放电的产生和熄灭，所述混合气体根据等离子放电后废气的流动产生火焰FL。该火焰FL通过火焰口534喷出，以进一步加热废气管40内的废气。

也就是说，产生在电极520和反应炉510之间的等离子放电重复地执行如下过程：即，在电极520和反应炉510之间的空间C10最小的部分(第二空间C12)中产生等离子放电，在前进到其距离变宽的部分(第三空间C13)时在等离子放电逐渐扩散后熄灭等离子放电，在距离变窄的部分(第二空间C12)中再次产生等离子放电，以及在前进到距离较宽的部分(第三空间C13)时在等离子放电逐渐扩散后熄灭等离子放电。

通过燃烧燃料和废气的混合气体或将所述混合气体的一部分改进成包括氢和一氧化碳的预氧化材料，在所述混合气体中产生的等离子放电有助于氧化催化剂60中的氧化。

在整个构造和效果中，第十六示例性实施例和第十七示例性实施例都与第十五示例性实施例类似或相同。因此，在第十六示例性实施例和第十七示例性实施例中，将描述与第十五示例性实施例不同的部分。

图28是根据本发明第十六示例性实施例的等离子燃烧器的剖视图，并且图29是图28的等离子燃烧器的底视图。

参照图28和29，引导构件550还包括在其内表面中的叶脉(vein)544。多个叶脉544形成在引导构件550的内表面中，以在从废气管40的内部注入到引导构件550的废气中形成涡流图案。

因此，通过引导构件550的叶脉544的废气供给到反应炉510和电极520之间的空间，同时引起涡流图案。在此情况下，以最大尺寸形成连接器533形成，以使涡流阻力最小化。在图29中，连接器553沿着引导构件550的曲率形成。

带有涡流图案的废气可在反应炉510和电极520之间与燃料有效地混合。

图30是根据本发明第十七示例性实施例的等离子燃烧器的剖视图。

参照图30，该等离子燃烧器500还包括喷嘴562。该喷嘴562在反应炉510中设置成面对反应炉510和电极520之间的空间，以将燃料直接注入到反应炉510和电极520之间的空间。

喷嘴562可以添加到预热通道531和燃料入口532的构造中(参见图30)，并可以在未形成有预热通道531和燃料入口532的状态下独立地形成(未示出)。

从喷嘴562喷出的燃料供给到反应炉510和电极520之间的空间。由于喷嘴562与引导构件550相邻地定位，所以燃料可通过引导构件550引起的涡流与更有效地废气混合。

图31是根据本发明第十八示例性实施例的柴油机颗粒过滤器的框图。

该柴油机颗粒过滤器包括分别将燃料、喷射空气和排放空气供给到等离子燃烧器600的燃料流入管612、喷射空气流入管614和排放空气流入管616。

该等离子燃烧器600在废气管40内设置在发动机20和过滤器80之间。该等离子燃烧器600包括燃料入口622、喷射空气入口624、排放空气入口626和将应用到该柴油机颗粒过滤器的火焰口628。

燃料流入管612通过连接燃料入口622和燃料箱30来将燃料注入到等离子燃烧器600中。喷射空气流入管614通过将喷射空气入口624连接到废气管40外部来将外部空气注入到等离子燃烧器600中。注入到喷射空气流入管616和喷射空气入口624的喷射空气将注入到燃料流入管612和燃料入口622的燃料注入到等离子燃烧器600中。

排放空气流入管616通过将排放空气入口626连接到废气管40外部来将外部空气注入到等离子燃烧器600中。注入到排放空气流入管616和排放空气入口626的排放空气将在燃料和空气的混合气体中产生的等离子放电所产生的火焰喷到火焰口628。

图32是图31中所示等离子燃烧器的剖视图。

参照图32，该等离子燃烧器600包括基座640、电极650和反应炉660。

在基座640中，形成排放空气入口626，并且该基座640包括形成在其内部的混合腔642。电极650安装在基座640中，绝缘体652设置在电极650和基座640之间。该绝缘梯652使电极650与基座640或反应炉660电绝缘。该电极650具有如下形状：其延伸到基座640的相对侧以形成最大延伸部分，且然后逐渐变窄。

燃料流入管612通过燃料入口622连接到反应炉660的侧部，从而将燃料直接注入到反应炉660的内部空间中。形成在燃料流入管612周围的喷射空气流入管614通过喷射空气入口624与反应炉660相连，并有助于燃料经燃料入口622注入。

此外，可以用将燃料直接注入反应炉660的注射器(未示出)来代替将燃料供给到等离子燃烧器600中的燃料流入管612和燃料入口622。当采用该注射器时，可以省略喷射空气流入管614和喷射空气入口624。

排放空气流入管616连接到混合腔642。供给到排放空气流入管616的排放空气将混合腔642内的混合气体通过混合气体喷嘴666喷入到反应炉660中。

尽管已经结合当前认定的实用示例性实施例描述了本发明，但是应当理解的是，本发明不限于所公开的实施例，相反，本发明旨在覆盖包括在权利要求书的精神和范围内的各种变型和等效设置。