CN100374709C - 利用发动机进排气过程再生进排气过滤器系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种发动机进、排气净化技术，特别是涉及能方便再生进、排气过滤器的系统，可清除掉柴油机排气过滤器上沉积的微粒。技术方案是将两个结构相同的过滤器分别装在进、排气管上，并与气缸构成一个封闭系统，当进行再生过程时，将两个过滤器换位连接在进、排气管上；在进、排气管之间分别通过两根支管连通，进、排气管内和两根支管内均装有阀门，并在进气管上装有再生缓冲过滤器及其阀门，通过控制所有阀门的开启和关闭改变进、排气的流向及流量。合理的利用发动机进气过程中的真空能量、排气过程中的压力能量和燃烧室内的高温条件，分时使用过滤器的两个方向，每个过滤器的再生时间恰好等于过滤时间，过滤时间也恰好等于再生时间。

Description

利用发动机进排气过程再生进排气过滤器系统

技术领域

本发明涉及一种发动机进、排气净化技术，特别是涉及能方便再生进排气过滤器的系统，尤其是清除掉柴油机排气过滤器上的微粒。

背景技术

发动机工作时要从大气中吸入空气进入气缸，为防止空气中的灰尘颗粒进入气缸，加速气缸内运动零件的磨损，在进气管上加装空气过滤器；为防止燃烧后排气中的微粒排入大气中污染环境，在排气管上加装微粒过滤器，柴油机微粒过滤器的净化效率根据过滤材料的不同有区别，但几种袋式过滤器在粉尘初层形成时的过滤效率在78～99％之间^【1】。但是，随着过滤下来的灰尘颗粒和排气微粒的积存，过滤孔逐渐被堵塞，空气过滤器和微粒过滤器的阻力都会随着使用时间的增长而变大，进气和排气阻力增大都会导致发动机功率降低和燃料消耗量提高。因此必须及时清除掉空气过滤器外面的灰尘颗粒和微粒过滤器里面的排气微粒，以便发动机能正常工作。清除掉积存的灰尘颗粒或者排气微粒的过程称为过滤器的再生。目前一般车用空气过滤器的再生方法是定期(一般每工作50h左右)从柴油机进气管上拆下来，把滤芯取出来除掉灰尘颗粒或更换滤芯。由于柴油机微粒很大部分为可燃物，微粒过滤器最可靠的再生方法是定期(一般每工作10h左右)从柴油机排气管上拆下来，放在通风的控温电炉里将沉积的微粒烧掉，其缺点是使用麻烦。要在柴油机上直接实现微粒过滤器的再生，一般需要附加能源，例如用燃烧器加热，电阻加热和微波加热。目前，柴油机排气微粒过滤器的再生是实用化中的关键技术，其难度极大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用发动机进排气过程再生进排气过滤器系统，该系统可以方便地再生发动机进气过滤器和排气过滤器，即不用从进气管上拆下来空气过滤器，也不用从排气管上拆下来排气过滤器，特别是再生排气微粒过滤器不需要附加任何加热器的利用发动机进排气过程再生进排气过滤器系统。

本发明的上述目的是这样实现的，结合附图说明如下：

一种利用发动机进、排气过程再生进、排气过滤器系统，其特征在于将两个结构相同的过滤器7、8分别装在进、排气管1、6上，与进、排气管1、6和气缸3构成一个封闭系统，当进行再生过程时，将两个过滤器换位连接在进、排气管上。

一种利用发动机进排气过程再生进排气过滤器系统，其特征在于将两个结构相同的过滤器7、8分别装在进、排气管1、6上，与进、排气管1、6和气缸3构成一个封闭系统，进、排气管1、6之间分别通过两根支管连通，进、排气管1、6内和两根支管内均装有阀门13、11、14、12，并在进气管上装有再生缓冲过滤器16及其阀门15，通过控制所有阀门的开启和关闭改变进、排气的流向及流量。

合理的利用发动机进气过程中的真空能量、排气过程中的压力能量和燃烧室内的高温条件，分时使用过滤器的两个方向，每个过滤器的再生时间恰好等于过滤时间，过滤时间也恰好等于再生时间。

采用两个过滤器分时间分别与发动机的进气管和排气管道相连接，分时使用过滤器的两个方向，区别于一般过滤器在使用过程中的一直单方向性。并且合理的利用发动机进气过程中的真空能量、排气过程中的压力能量和燃烧室内的高温条件。分时使用一个过滤器的里面和外面，其好处在于，既可以阻止外面大气中灰尘进入气缸内；也能阻止气缸内部生成的微粒排入大气中。在进气过程中，当过滤器的外表面过滤灰尘的时候，恰好是新鲜空气把过滤器内表面沉积的微粒吸入气缸内部烧掉进行再生的时候；在排气过程中，当过滤器的内表面过滤微粒的时候，恰好是排气的气流把外表面沉积的灰尘吹掉进行再生的时候，既一个过滤器在过滤微粒的同时伴随着对灰尘再生；另一个过滤器在过滤灰尘的同时伴随着对微粒的再生。

本发明的有益效果是：

解决柴油机排气微粒过滤器再生实用化的关键技术。加快排气微粒过滤器的推广应用，减少排气微粒对大气环境的污染。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图-1发动机初始进排气过滤器工作示意图。

图-2发动机进排气过滤器再生示意图。

图-3发动机进排气过滤器再生系统。

图-4发动机进排气过滤器再生过程。

图-5发动机进排气过滤器再生阀门控制。

图中1-进气管2-进气门3-气缸4-活塞5-排气门6-排气管7-第一过滤器8-第二过滤器9-灰尘颗粒10-排气微粒11-第一出口阀12-第二出口阀13-第一进口阀14-第二进口阀15-阀门16-再生缓冲空气过滤器

具体实施方式

实施例1：本发明的初始过滤过程示意图如图-1所示，其核心零件是：第一过滤器(7)和第二过滤器(8)，二个过滤器完全相同。过滤器(7)和进气管(1)相连，过滤器(8)和排气管(6)相连，两个过滤器和两个气管与气缸(3)构成一个封闭系统，该系统的边界把空间分成内部和外部，在内部和外部空间之间不允许有颗粒物交换。在发动机进气过程中，进气门(2)打开并且活塞(4)向下移动，当空气被吸进气缸时，把空气中的灰尘颗粒(9)阻挡在过滤器(7)的外面；在发动机排气过程中，排气门(5)打开并且活塞(4)向上移动，当废气被排出到大气中时，把废气中的排气微粒(10)留在过滤器(8)的里面。

该系统初始过滤时的作用是：“内部的微粒不出去，外部的颗粒不进来”。

本发明再生过程的示意图如图-2所示，即不需要改变原来发动机的工作状态，也不需要加热器，只需把两个过滤器分别交叉和进排气管连接。把进气管(1)连接到过滤器(8)，这时候过滤器(8)由原来的排气过滤器改变为进气过滤器，利用进气管(1)中的真空把新鲜空气经过滤器(8)从大气中吸进气缸，这时过滤器(8)不但把灰尘颗粒阻挡在了过滤器(8)的外面，同时进来的新鲜空气也把积存在过滤器(8)里面的排气微粒吸进气缸内，利用发动机在做功过程中的高温条件把微粒烧掉；把排气管(6)连接到过滤器(7)，这时候过滤器(7)由原来的进气过滤器改变为排气过滤器，在排气过程中，过滤器(7)又把排气微粒留在过滤器(7)的里面，同时又利用排气的压力把积存在过滤器(7)外面的灰尘颗粒吹掉。

该系统再生时的作用是：保持了原来的过滤功能“内部的微粒不出去，外部的颗粒不进来”，又增加了再生功能“微粒和颗粒从什么地方来，又回到什么地方去”，既从气缸中产生的微粒再回到燃烧室中烧掉，来自大气中的颗粒又回到大气中。

实施例2：参阅图-3所示，为同时具有图-1和图2所示工能的实施方式。把进气管(1)分别连接到过滤器(7)和过滤器(8)，管内分别安装第一进口阀(13)和第二进口阀(14)；把排气管(6)也分别连接到过滤器(7)和过滤器(8)，管内分别安装第一出口阀(11)和第二出口阀(12)。为防止再生刚开始时，积存在过滤器里面的微粒随新鲜空气突然大部分涌进气缸(3)内，造成燃烧室内微粒的数量太多，又在进气管上增加安装了再生缓冲空气过滤器(16)和阀门(15)。

当阀门(11)打开、阀门(12)关闭、门阀(13)打开、阀门(14)关闭和阀门(15)关闭时，具有图-1的初始过滤功能；当阀门(11)关闭、阀门(12)打开、门阀(13)关闭、阀门(14)打开和阀门(15)关闭时，实现图-2所示的同时具有过滤和再生功能。本方案的再生过程如图-4所示，再生过程的阀门开闭顺序是：①阀门(15)打开，一部分空气经缓冲过滤器(16)进入气缸(3)，另一部分空气来自过滤器(7)；②当阀门(13)关闭时，新鲜空气才完全经阀门(15)进入气缸(3)，过滤器(7)停止过滤空气工作；③阀门(12)打开，一部分废气开始进入过滤器(7)，过滤器(7)过滤排气微粒，同时排出的气体也把沉积在过滤器(7)外面的灰尘颗粒吹掉，另一部分废气还保持着经过滤器(8)排气；④阀门(11)关闭，过滤器(8)停止过滤微粒工作，废气完全经阀门(12)进入过滤器(7)，进一步加速吹掉过滤器(7)外面的灰尘颗粒；⑤阀门(14)缓慢打开，一部分新鲜空气开始经过滤器(8)逐渐进入气缸(3)，过滤器(8)开始过滤灰尘颗粒，同时进来的空气也逐渐把积存在过滤器(8)里面的微粒带进气缸(3)内部烧掉，缓慢打开阀门(14)的目的是避免突然涌入气缸(3)的微粒太多，另一部分空气还保持着经阀门(15)进入气缸(3)；⑥阀门(15)关闭，这时空气完全经过滤器(8)进入气缸(3)，进一步把过滤器(8)内积存的微粒彻底吸进气缸(3)内部烧掉。这种再生过程同时也是过滤过程，要一直保持着十几个小时，再生的时间长而且可靠，直到两个过滤器中的一个进气阻力或者排气阻力要影响发动机工作时，才开始下一个循环的再生过程。在一个再生循环中，缓冲过滤器的工作时间只有几分钟，只是在两个过滤器互相交换工作位置期间工作，即阀门(11)、(12)、(13)、(14)改变一下工作状态的时间。一旦工作位置交换完成，缓冲过滤器(16)停止工作，一个缓冲过滤器滤芯的使用时间寿命能达到发动机使用寿命。

第二个循环的阀门开闭顺序是：①阀门(15)打开；②阀门(14)关闭；③阀门(11)打开；④阀门(12)关闭；⑤阀门(13)打开；⑥阀门(15)关闭。第三个再生循环重复第一个再生循环的过程。

本发明再生时的阀门控制时间顺序如图-5所示，在一个再生循环过程中，阀门15的工作状态是先打开，保证发动机需要的空气量，然后两个过滤器交换工作位置，等其他4个阀门改变一次工作状态后，阀门15就进入关闭状态，一直到本再生循环结束。二个进口阀门和二个出口阀门在一个再生循环中只改变一次工作状态。

Claims (1)

1.一种利用发动机进排气过程再生进排气过滤器系统，该系统将两个结构相同的过滤器(7、8)分别装在进、排气管(1、6)上，与进、排气管(1、6)和气缸(3)构成一个封闭系统，其特征在于进、排气管(1、6)之间分别通过两根支管连通，进、排气管(1、6)内和两根支管内均装有阀门(13、11、14、12)，并在进气管上装有再生缓冲过滤器(16)及其阀门(15)，当进行再生过程时，将所述结构相同的两个过滤器换位连接在进、排气管上，通过控制所有阀门的开启和关闭改变进、排气的流向及流量，分时使用结构相同的过滤器的两个方向，所述结构相同的过滤器中的每个过滤器的再生时间恰好等于过滤时间，过滤时间也恰好等于再生时间。

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