CN103104320B - 柴油发动机排气后处理装置预热升温器及升温方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在不需要点火系统条件下既能提升柴油车排气温度，又能在零度以下的超低温状态下对柴油发动机排气后处理装置进行再生的柴油发动机排气后处理装置预热升温器及升温方法，芯棒套在加热棒上且加热棒的一端裸露在芯棒外且构成高温引燃头，芯棒两端与柴油气化腔两端端盖密封连接，蓄热体套在芯棒上且位于柴油气化腔内，燃烧腔一端与柴油气化腔连接且罩在高温引燃头上，输油管内置在燃烧腔的壁内且输油管中的喷油管部穿过柴油气化腔端盖且位于柴油气化腔内，位于加热棒一端的柴油气化腔的端盖上开有油气喷嘴。

Description

柴油发动机排气后处理装置预热升温器及升温方法

技术领域

本发明涉及一种在不需要点火系统条件下既能提升柴油车排气温度，又能在零度以下的超低温状态下对柴油发动机排气后处理装置进行再生的柴油发动机排气后处理装置预热升温器及升温方法，属柴油点火器制造领域。

背景技术

CN 101178020A、名称“柴油发动机尾气排放净化系统”， 是由壁流式过滤体的柴油机尾气排放 颗粒捕集器(20)及混合气管路(6)，助燃空气管路(11)，电子控制 单元(23)所组成，其特征是在发动机排气口(21)处安装有测量压力的传感器(16)及安装在燃烧器(14)上的温度传感器(17)及分别安装在排放颗粒捕集器(20)前、后的温度传感器(18)、(19)， 在尾气排放颗粒捕集器(20)的前部安装有燃烧器(14)，在该燃烧器 (14)内安装有喷油嘴(12)及由点火线圈(13)控制的火花塞(15)， 与喷油嘴(12)连接的是混合气管路(6)，油泵(1)，电磁阀(4)， 将经过柴油滤芯过滤的柴油和来自高压气罐或自带压缩机的经 过减压阀(3)减压的压缩空气输入到喷射器总成(2)后经混合气 管路(6)进入喷油嘴(12)，电动机(10)，带动风机(8)产生经过过 滤芯(7)过滤的具有足够压力及流量的助燃空气，经单向阀(9) 以及助燃空气管路(11)输送到燃烧器(14)中。其不足之处：一是该柴油发动机尾气排放净化系统净化所用柴油需点火线圈控制火花塞来实现柴油的点燃，不仅可靠性受制于电路结构的构成，而且受制于火花塞本身条件的制约，因此点火的可靠性差；二是该系统对于低温状态的柴油无法点燃，特别是在零下状态下，零下几十度的情况下，根据无法实现低温点火；三是点火失败，直接产生二次环境汅染。

发明内容

设计目的：避免背景技术中的不足之处，设计一种用于提升柴油车排气温度，使得低排气温度条件下柴油机颗粒物过滤器的再生效率和尿素选择性催化还原反应效率大幅度提高，并且在不需要点火系统条件下既能提升柴油车排气温度，又能在零度以下的柴油发动机排气后处理装置预热升温器及升温方法。

设计方案：为了实现上述设计目的。1、加热棒的引燃头常态高温的设计，是本发明技术特征之一。这样做的目的在于：将加热棒的引燃头设计成高温点火状态，是本发明引入的一种新的点火概念，点火过程只要满足加热棒的高温引燃头的加热温度处于柴油气化燃烧点以上时，将高温气化的油柴由喷嘴喷出形成油雾且与加热棒的引燃头相触的瞬间点燃雾化柴油，并且使雾化柴油在不间断的情况下，一直处于点燃燃烧状态，从而达到无需点火线圈、点火塞构成或电子电路构成的电点火系统。这样做所带来的好处是：既突破了传统升温方法，简化点火装置，实现了柴油发动机尾气净化系统超低温状态下的绝对可靠点火，并且避免了点火再生时对随车电子器件的干扰和影响。2、加热棒为柱状结构且划分为接线端部、热传导部和高温引燃头的设计，是本发明的技术特征之二。这样做的目的在于：由于加热棒热传导部两端与柴油气化腔两端端盖密封连接，而燃烧腔一端与柴油气化腔连接，从而使裸露在燃烧腔内的加热棒构成高温引燃头。位于柴油气化腔的加热棒热传导部上套有蓄热体，油管喷油管部穿过柴油气化腔端盖且位于柴油气化腔内，油气喷嘴管柴油气化腔端盖上，当柴油由油气喷油管中的柴油喷到蓄热体上时，由于加热棒的热传导部通电加热所产生的热量由加热棒热传导部直接传导在套在其上的高温蓄热体，高温蓄热体将柴油气化，形成高温高压雾化油气且柴油气化腔的油气喷嘴喷到高温引燃头的瞬间被高温引燃头点燃，使高温引燃头一直处于燃烧雾化柴油的状态，直到工作停止。3、加热棒由氮化硼棒体和发热丝构成的设计，是本发明的技术特征之三。这样做的目的在于：一是氮化硼由氮化硼是由氮原子和硼原子所构成的晶体。具有抗化学侵蚀性质，不被无机酸和水侵蚀，只有在1200℃以上时氮化硼才会开始在空气中氧化，熔点达3000℃才会发生熔化。本发明将氮化硼压制成加热棒，不仅在高温状态下与柴油不会发生化学反应，而且在空气中不会发生任何氧化，更重要的是在作为本发明的引燃头时，完全能够在1000℃的状态长期处于点燃状态，并且在完成燃烧后而不被空气氧化，确保了柴油发动机尾气净化系统在超低温状态下，能够根据控制器指令随时可靠地再生燃烧；二是由于钨丝不仅能够耐3400℃高温，而且发热效极高，本发明采用钨丝作为发热材料压制在氮化硼内所构成加热棒内，不仅实现了耐高温、抗腐蚀、热传导效率高，而且使用寿命长。4、油管加热部呈螺旋状结构且燃烧腔壁内置有输油管或螺旋输油盘管的设计，是本发明的技术特征之四。这样做的目的在于：一是由于油管加热部呈螺旋状结构且位于燃烧腔内，它能够使柴油在油管内停留的时间大大增加，因此当柴油通过螺旋状的油管加热部时，其燃烧腔内的高温火焰能够有充分的时间对通过螺旋盘状油管内的柴油进行预热，使预热后的柴油在进入柴油气化腔的瞬间被柴油气化腔内的蓄热体加热气化，形成高压、高温柴油油气，该高压、高温柴油油气由油气喷嘴管上的喷嘴喷到加热棒的高温引燃头的瞬间即可点燃，从而形成良好油、气、雾、燃的转化，实现了无需电子电火系统或电火塞点火系统即能再生燃烧的目的；二是燃烧腔燃烧所产生的高温热量通过燃烧管壁传递给螺旋输油盘管，对螺旋输油盘管内的柴油时行预热，形成高温柴油。5、蓄热体由直径不等散热片一大一小间距叠加构成的设计，是本发明的技术特征之五。这样做的目的在于：它可以有效地增大蓄热体的蓄热及散热面积，从而使传导在芯体上的热量能够充分地通过蓄热体传导到柴油气化腔内，使柴油气化腔形成高温高压柴油气化室，该高温高压些油气化室既能够使柴油气化，又能够避免柴油油气产生焦化，确保了油气喷嘴管上的喷嘴畅通。6、高温引燃头上罩有引燃管构成的引燃管腔的设计，是本发明的技术特征之六。这样做的目的在于：由于引燃管构成的引燃管腔的壁上开有多个孔，通过该气孔既可以确保引燃管构成的引燃管腔内高温引燃头引燃气化柴油所需的氧气，又起到了对高温引燃头的保温作用。7、柴油气化腔悬吊在法兰体腔内的设计，是本发明的技术特征之七。这样做的目的在于：它既能够有效地避免机动车辆在行驶中由于道路不平对柴油气化腔的刚性冲击，又具有空气隔热保温的效果，确保了柴油发动机尾气净化系统可靠工作。

技术方案1：一种柴油发动机排气后处理装置预热升温器，加热棒为柱状结构且划分为接线端部、热传导部和高温引燃头，热传导部位于柴油气化腔内且与柴油气化腔两端端盖密封配合，接线端部和高温引燃头则位于柴油气化腔端盖外，蓄热体套在加热棒的热传导部上且位于柴油气化腔内，蓄热体套在加热棒的热传导部上且位于柴油气化腔内，燃烧腔一端与柴油气化腔连接且罩在加热棒的高温引燃头上，输油管内置在燃烧腔的壁内且输油管中的喷油管部穿过柴油气化腔端盖且位于柴油气化腔内，位于加热棒一端的柴油气化腔的端盖上开有油气喷嘴。

技术方案2：一种柴油发动机排气后处理装置预热升温器，加热棒为柱状结构且划分为接线端部、热传导部和高温引燃头，热传导部位于柴油气化腔内且与柴油气化腔两端端盖密封配合，接线端部和高温引燃头则位于柴油气化腔端盖外，高温引燃头上罩有引燃管腔，蓄热体套在加热棒的热传导部上且位于柴油气化腔内，燃烧腔一端与柴油气化腔连接且罩在引燃管腔上，输油管内置在燃烧腔的壁内且输油管中的喷油管部穿过柴油气化腔端盖且位于柴油气化腔内，位于加热棒一端的柴油气化腔的端盖上开有油气喷嘴。

技术方案3：一种柴油发动机排气后处理装置的升温方法，柴油发动机尾气净化系统需要点火工作时，闭合开关，电源向位于柴油气化腔中的加热棒供电，加热棒得电后发热，位于柴油气化腔内的加热棒热传导部产生高温且对套在高温加热棒热传导部上蓄热体，蓄热体散发的高温热量将柴油气化腔内的空气加热成过热空气，而位于柴油气化腔外、燃烧腔内的加热棒高温引燃头则处于高温状态且将燃烧腔内的空气加热，位于燃烧腔壁内输油管中柴油则被燃烧腔中热空气预热，预热后的柴油由输油管中的喷油管部喷到柴油气化腔内的蓄热体上，即被蓄热体气化形成高温高压柴油油气，位于柴油气化腔内的高温高压柴油油气在高压油气的作用下由位于柴油气化腔上的油气喷嘴喷出的瞬间形成高温高压油雾，该高温高压油雾与加热棒高温引燃头相触的时瞬间即被加热棒高温引燃头引燃燃烧，空气由气管进入燃烧腔，从而达到对柴油机低排气温度下微粒过滤器的燃烧再生，直到工作结束。

本发明与背景技术相比，一是本发明突破环境温度及车辆排气温度的低温限制，不受环境温度影响，在环境温度≥-30℃时，不仅能实现点火再生，同时本装置点火升温时不会产生二次污染，满足各级排放标准；二是点火过程中先预热燃油，形成油气后，由喷嘴以雾状直接喷到引燃零件上，进而点燃；三是本发明突破传统升温方法，简化点火装置，避免了点火再生时对随车电子器件的干扰和影响；四是实现了柴油机在低排气温度下微粒过滤器升温再生，以及使尿素选择性催化还原反应的效率大幅度地提高；五是再生能耗低，仅仅是背景技术的四分之一左右。

附图说明

图1是柴油发动机排气后处理装置预热升温器第一种实施例的结构示意图。

图2是柴油气化集成总成和助燃集成总成的结构示意图。

图3是柴油气化集成总成的结构示意图。

图4是加热棒的功能分布示意图。

图5是柴油发动机排气后处理装置预热升温器第二种实施例的结构示意图。

图6是柴油气化集成总成和助燃集成总成的结构示意图。

图7是柴油气化集成总成的结构示意图。

图8是图1的端面示意图。

具体实施方式

实施例1：参照附图1-4及图7。一种柴油发动机排气后处理装置预热升温器，加热棒1为柱状结构且划分为接线端部105、热传导部104和高温引燃头103，热传导部104位于柴油气化腔2内且与柴油气化腔2两端端盖密封配合，如高温密封粘接、填料密封烧结等众多方式。接线端部105和高温引燃头103则位于柴油气化腔端盖外，蓄热体4套在加热棒的热传导部104上且位于柴油气化腔2内，蓄热体4套在加热棒的热传导部104上且位于柴油气化腔2内，燃烧腔12一端与柴油气化腔2连接且罩在加热棒的高温引燃头103上，输油管8内置在燃烧腔12的壁内且输油管8中的喷油管部穿过柴油气化腔2端盖且位于柴油气化腔2内，所述输油管8喷油管部上间距开有喷油微孔7。位于加热棒1一端的柴油气化腔2的端盖上开有油气喷嘴10。

实施例1-1：在实施例1的基础上，所述裸露在芯棒3外的加热棒的长度小于15毫米，但不局限此。

实施例1-2：在实施例1的基础上，所述蓄热体4由直径不等散热片一大一小间距叠加构成。

实施例1-3：在实施例1的基础上，所述柴油气化腔2由腔身和两个端盖构成，两个端盖与腔身壁两端密封连接。

实施例1-4：在实施例1的基础上，所述燃烧腔12一端与与柴油气化腔2壁旋接连接或焊接。

实施例1-5：在实施例1的基础上，所述燃烧腔12的另一端与喇叭口13连接。

实施例1-6：在实施例1的基础上，所述柴油气化腔2的腔身上裹有隔热保温层6且隔热保温层6上套有保温套5。

实施例1-7：在实施例1的基础上，所述加热棒1由氮化硼棒体101和发热丝102构成，发热丝102内置在棒体101内。所述发热丝102为钨丝，或钼丝，或其它发热丝。所述棒体101为氮化硼棒体。

实施例1-8：在实施例1的基础上，所述柴油气化腔2的腔身201和燃烧腔12的腔身上分别有固定抱箍17且固定抱箍17上端与法兰盖连接，法兰盖与法兰体20上的法兰盖孔相匹配，柴油气化腔2悬吊在法兰体20的腔内，避免车辆行驶中道路不平对柴油气化腔2刚性冲击。

实施例1-9：在实施例1的基础上，所述固定抱箍17与腔身间置有蓄热保温套16。

实施例1-10：在实施例1的基础上，所述法兰盖呈凹槽状结构且凹槽口上设有盖板19且法兰盖与盖板间连接部采用密封垫21密封。

实施例2：参照附图4-8。一种柴油发动机排气后处理装置预热升温器，加热棒1为柱状结构且划分为接线端部105、热传导部104和高温引燃头103，热传导部104位于柴油气化腔2内且与柴油气化腔2两端端盖密封配合，如高温密封粘接、填料密封烧结等众多方式。接线端部105和高温引燃头103则位于柴油气化腔端盖外，高温引燃头103上罩有引燃管腔11，蓄热体4套在加热棒的热传导部104上且位于柴油气化腔2内，燃烧腔12一端与柴油气化腔2连接且罩在引燃管腔11上，输油管8内置在燃烧腔12的壁内且输油管8中的喷油管部穿过柴油气化腔2端盖且位于柴油气化腔2内，所述输油管8喷油管部上间距开有喷油微孔7，位于加热棒1一端的柴油气化腔2的端盖上开有油气喷嘴10。

实施例2-1：在实施例2的基础上，所述裸露在芯棒3外的加热棒的长度小于15毫米，但不局限此。

实施例2-2：在实施例2的基础上，所述蓄热体4由直径不等散热片一大一小间距叠加构成。

实施例2-3：在实施例2的基础上，所述柴油气化腔2由腔身和两个端盖构成，两个端盖与腔身壁两端密封连接。

实施例2-4：在实施例2的基础上，所述燃烧腔12一端与与柴油气化腔2壁旋接连接或焊接。

实施例2-5：在实施例2的基础上，所述燃烧腔12的另一端与喇叭口13连接。

实施例2-6：在实施例2的基础上，所述柴油气化腔2的腔身上裹有隔热保温层6且隔热保温层6上套有保温套5。

实施例2-7：在实施例2的基础上，所述加热棒1由氮化硼棒体101和发热丝102构成，发热丝102内置在棒体101内。所述发热丝102为钨丝，或钼丝，或其它发热丝。所述棒体101为氮化硼棒体。

实施例2-8：在实施例2的基础上，所述柴油气化腔2的腔身和燃烧腔12的腔身上分别有固定抱箍17且固定抱箍17上端与法兰盖连接，法兰盖与法兰体20上的法兰盖孔相匹配，柴油气化腔2悬吊在法兰体20的腔内，避免车辆行驶中道路不平对柴油气化腔2刚性冲击。

实施例2-9：在实施例2的基础上，所述固定抱箍17与腔身间置有蓄热保温套16。

实施例2-10：在实施例2的基础上，所述法兰盖呈凹槽状结构且凹槽口上设有盖板19且法兰盖与盖板间连接部采用密封垫21密封。

实施例2-11：在实施例2的基础上，所述引燃管腔11开有气孔14，目的给引燃管腔11供氧。

实施例3：在实施例1或2的基础上，一种柴油发动机排气后处理装置的升温方法，柴油发动机尾气净化系统需要点火工作时，闭合开关，电源向位于柴油气化腔2中的加热棒1供电，加热棒1得电后发热，位于柴油气化腔2内的加热棒热传导部104产生高温且对套在高温加热棒热传导部104上蓄热体4，蓄热体4散发的高温热量将柴油气化腔2内的空气加热成过热空气，而位于柴油气化腔2外、燃烧腔12内的加热棒高温引燃头103则处于高温状态且将燃烧腔12内的空气加热，位于燃烧腔12壁内输油管8中柴油则被燃烧腔12中热空气预热，预热后的柴油由输油管8中的喷油管部喷到柴油气化腔2内的蓄热体4上，即被蓄热体4气化形成高温高压柴油油气，位于柴油气化腔2内的高温高压柴油油气在高压油气的作用下由位于柴油气化腔2上的油气喷嘴10喷出的瞬间形成高温高压油雾，该高温高压油雾与加热棒高温引燃头103相触的时瞬间即被加热棒高温引燃头103引燃燃烧，空气由气管9进入燃烧腔12，从而达到对柴油机低排气温度下微粒过滤器的燃烧再生，直到工作结束。

实施例3-1：在实施例3的基础上，电源向内置在加热棒1内钨丝102供电，钨丝102得电后发热加热氮化硼棒体101，被加热后的氮化硼棒体101通过套在氮化硼棒体101上的芯棒3将热量传导给蓄热体4。

需要理解到的是：上述实施例虽然对本发明的设计思路作了比较详细的文字描述，但是这些文字描述，只是对本发明设计思路的简单文字描述，而不是对本发明设计思路的限制，任何不超出本发明设计思路的组合、增加或修改，均落入本发明的保护范围内。

Claims (18)

1.一种柴油发动机排气后处理装置预热升温器，其特征是：加热棒（1）为柱状结构且划分为接线端部（105）、热传导部（104）和高温引燃头（103），热传导部（104）位于柴油气化腔（2）内且与柴油气化腔（2）两端端盖密封配合，接线端部（105）和高温引燃头（103）则位于柴油气化腔端盖外，蓄热体（4）套在加热棒的热传导部（104）上且位于柴油气化腔（2）内，燃烧腔（12）一端与柴油气化腔（2）连接且罩在加热棒的高温引燃头（103）上，输油管（8）内置在燃烧腔（12）的壁内且输油管（8）中的喷油管部穿过柴油气化腔（2）端盖且位于柴油气化腔（2）内，位于加热棒（1）一端的柴油气化腔（2）的端盖上开有油气喷嘴（10）。

2.一种柴油发动机排气后处理装置预热升温器，其特征是：加热棒（1）为柱状结构且划分为接线端部（105）、热传导部（104）和高温引燃头（103），热传导部（104）位于柴油气化腔（2）内且与柴油气化腔（2）两端端盖密封配合，接线端部（105）和高温引燃头（103）则位于柴油气化腔端盖外，高温引燃头（103）上罩有引燃管腔（11），蓄热体（4）套在加热棒的热传导部（104）上且位于柴油气化腔（2）内，燃烧腔（12）一端与柴油气化腔（2）连接且罩在引燃管腔（11）上，输油管（8）内置在燃烧腔（12）的壁内且输油管（8）中的喷油管部穿过柴油气化腔（2）端盖且位于柴油气化腔（2）内，位于加热棒（1）一端的柴油气化腔（2）的端盖上开有油气喷嘴（10）。

3.根据权利要求1或2所述的柴油发动机排气后处理装置预热升温器，其特征是：所述输油管（8）喷油管部上间距开有喷油微孔（7）。

4.根据权利要求1或2所述的柴油发动机排气后处理装置预热升温器，其特征是：所述输油管（8）加热部呈螺旋盘旋状结构且内置在燃烧腔（12）壁内。

5.根据权利要求1或2所述的柴油发动机排气后处理装置预热升温器，其特征是：所述燃烧腔（12）的管壁上有进气孔或进气管（9）。

6.根据权利要求2所述的柴油发动机排气后处理装置预热升温器，其特征是：所述引燃管腔（11）开有气孔（14）。

7.根据权利要求1或2所述的柴油发动机排气后处理装置预热升温器，其特征是：所述蓄热体（4）由直径不等散热片一大一小间距叠加构成。

8.根据权利要求1或2所述的柴油发动机排气后处理装置预热升温器，其特征是：所述柴油气化腔（2）由腔身和两个端盖构成，两个端盖与腔身壁两端密封连接。

9.根据权利要求1或2所述的柴油发动机排气后处理装置预热升温器，其特征是：所述燃烧腔（12）的另一端与喇叭口（13）连接。

10.根据权利要求1或2所述的柴油发动机排气后处理装置预热升温器，其特征是：所述柴油气化腔（2）的腔身上裹有隔热保温层（6）且隔热保温层（6）上套有保温套（5）。

11.根据权利要求1或2所述的柴油发动机排气后处理装置预热升温器，其特征是：所述加热棒（1）由棒体（101）和发热丝（102）构成，发热丝（102）内置在棒体（101）内。

12.根据权利要求12所述的柴油发动机排气后处理装置预热升温器，其特征是：所述发热丝（102）为钨丝，或钼丝，或其它发热丝。

13.根据权利要求12所述的柴油发动机排气后处理装置预热升温器，其特征是：所述棒体（101）为氮化硼棒体。

14.根据权利要求1所述的柴油发动机排气后处理装置预热升温器，其特征是：所述柴油气化腔（2）的腔身和燃烧腔（12）的腔身上分别有固定抱箍（17）且固定抱箍（17）上端与法兰盖连接，法兰盖与法兰体（20）上的法兰盖孔相匹配，柴油气化腔（2）悬吊在法兰体（20）的腔内。

15.根据权利要求2所述的柴油发动机排气后处理装置预热升温器，其特征是：所述柴油气化腔（2）的腔身和燃烧腔（12）的腔身上分别有固定抱箍（17）且固定抱箍（17）上端与法兰盖连接，法兰盖与法兰体（20）上的法兰盖孔相匹配，柴油气化腔（2）悬吊在法兰体（20）的腔内。

16.根据权利要求14或15所述的柴油发动机排气后处理装置预热升温器，其特征是：所述法兰盖呈凹槽状结构且凹槽口上设有盖板（19）。

17.一种柴油发动机排气后处理装置的升温方法，其特征是：柴油发动机尾气净化系统需要点火工作时，闭合开关，电源向位于柴油气化腔（2）中的加热棒（1）供电，加热棒（1）得电后发热，位于柴油气化腔（2）内的加热棒热传导部（104）产生高温且对套在高温加热棒热传导部（104）上蓄热体（4），蓄热体（4）散发的高温热量将柴油气化腔（2）内的空气加热成过热空气，而位于柴油气化腔（2）外、燃烧腔（12）内的加热棒高温引燃头（103）则处于高温状态且将燃烧腔（12）内的空气加热，位于燃烧腔（12）壁内输油管（8）中柴油则被燃烧腔（12）中热空气预热，预热后的柴油由输油管（8）中的喷油管部喷到柴油气化腔（2）内的蓄热体（4）上，即被蓄热体（4）气化形成高温高压柴油油气，位于柴油气化腔（2）内的高温高压柴油油气在高压油气的作用下由位于柴油气化腔（2）上的油气喷嘴（10）喷出的瞬间形成高温高压油雾，该高温高压油雾与加热棒高温引燃头（103）相触的时瞬间即被加热棒高温引燃头（103）引燃燃烧，空气由进气管（9）进入燃烧腔（12），从而达到对柴油机低排气温度下微粒过滤器的燃烧再生，直到工作结束。

18.根据权利要求17所述的柴油发动机排气后处理装置的升温方法，其特征是：电源向内置在加热棒（1）内钨丝（102）供电，钨丝（102）得电后发热加热氮化硼棒体（101），被加热后的氮化硼棒体（101）通过套在氮化硼棒体（101）上的芯棒（3）将热量传导给蓄热体（4）。