CN105822386A - 一种分段式压力温度调节的内燃机排气温度控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种分段式压力温度调节的内燃机排气温度控制装置，本发明主要由温压调节器、控制单元及各种电磁阀组成。温压调节器可以实现分段式的压力温度调节，使蓄热工质基本保持在预设的目标状态附近，同时使状态恒定箱始终保持高温高压，始终具有加热低温废气的能力；温压调节器内的蓄热工质可以吸收并蓄存高温废气的热量，待后续低温废气通过时又可向低温废气传热，以此实现对废气温度的控制；控制模块根据废气温度传感器的信号，控制废气的路线，当废气温度在后处理要求的高效温度窗内时，废气经废气直通管直接流进后处理器，当废气温度不在后处理要求的高效温度窗内时，废气流经温压调节器，经温度调节后再流进后处理器。

Description

一种分段式压力温度调节的内燃机排气温度控制装置
技术领域
本发明属于内燃机废气余能回收利用领域，同时也属于内燃机排放后处理技术领域。
背景技术
随着排放法规的日益严格，内燃机单靠机内净化技术已经很难满足排放要求，所以排放后处理技术对于提高内燃机的排放水平显得尤为重要，但是现有后处理装置对废气温度的要求较为苛刻，只有在很窄的温度窗内时后处理装置才有较高的转化效率，然而车用内燃机的废气温度波动范围大且具有高度瞬变性，这将导致后处理装置的处理效果很差，所以本发明的目的在于控制废气温度，将其控制在后处理器要求的高效温度窗内，这对于提高内燃机排放水平意义重大。
发明内容
本发明的目的是提供一种分段式压力温度调节的内燃机排气温度控制装置，该装置可以存储一定量的低沸点工质作为蓄热载体，并且通过分段式的压力温度调节使蓄热工质基本保持在某一预设的目标状态附近，该状态的温度可取在后处理器要求的高效温度窗内(比如中间值)，压力可取为稍大于工质的临界压力(此时工质的密度相对较大)，当流经该装置的内燃机废气温度高于蓄热工质的温度时，所存储的工质可以吸收并蓄存内燃机高温废气的能量，使废气温度降低，当后续流经该装置的内燃机废气温度低于蓄热工质的温度时，工质又可以将所蓄热量传给低温废气，使废气温度升高，即起到“取高补低”的作用，由于经过分段式的压力温度调节后，蓄热工质的温度基本保持恒定，所以流经该装置并与蓄热工质换热后的废气的温度波动范围将大大减小，并且废气温度平均值也会移向蓄热工质的温度，从而将内燃机所排废气的温度控制在后处理装置要求的高效温度窗内，同时也达到了废气余能回收利用的目的。
为实现上述技术特征，本发明采用如下技术方案：
如附图1所示，所述的分段式压力温度调节的内燃机排气温度控制装置由废气温度传感器1、废气进管电磁阀2、废气进管3、废气直通管电磁阀4、工质进电磁阀Ⅰ5、温度压力传感器Ⅰ6、工质进管7、工质进电磁阀Ⅱ8、压力分割阀Ⅰ9、温度压力传感器Ⅱ10、喷嘴Ⅰ11、连通管Ⅰ12、喷嘴Ⅱ13、工质进流量计14、状态恒定箱15、废气通道16、状态调节箱17、压力分割阀Ⅱ18、连通管Ⅱ19、温压调节器20、废气直通管21、工质出流量计22、废气出管电磁阀23、安全阀24、工质出管电磁阀25、废气出管26、工质出管27、工质罐、泵、控制模块等组成。温压调节器20由温度压力传感器Ⅰ6、工质进电磁阀Ⅱ8、压力分割阀Ⅰ9、温度压力传感器Ⅱ10、喷嘴Ⅰ11、连通管Ⅰ12、喷嘴Ⅱ13、状态恒定箱15、废气通道16、状态调节箱17、压力分割阀Ⅱ18、连通管Ⅱ19和安全阀24等组成。
工质罐、泵、工质进管7、温压调节器20和工质出管27串联连接，形成工质的闭合循环回路，工质进电磁阀Ⅱ8、压力分割阀Ⅰ9、压力分割阀Ⅱ18打开后，连通管Ⅰ12和连通管Ⅱ19将状态恒定箱15和状态调节箱17连通，进而使得工质进管7、状态恒定箱15、状态调节箱17和工质出管27相互连通，压力分割阀Ⅰ9和压力分割阀Ⅱ18关闭后能使状态恒定箱15和状态调节箱17断开，从而实现状态恒定箱15和状态调节箱17之间的压力分段，进而使得两者的压力互不影响。状态恒定箱15和状态调节箱17之间为废气通道16，状态恒定箱15和状态调节箱17的容积构成工质通道，工质通道和废气通道交叉分布，状态恒定箱15和状态调节箱17分别与废气通道16有着共用壁面，此共用壁面为换热壁面，废气通道内的废气和工质通道内的工质可以通过该换热壁面进行换热。工质进电磁阀Ⅰ5、工质进电磁阀Ⅱ8和压力分割阀Ⅰ9打开后，在泵的作用下，工质罐内的工质能通过工质进管7、喷嘴Ⅰ11和喷嘴Ⅱ13分别被喷入到状态恒定箱15和状态调节箱17内，然后通过换热壁面吸收废气的热量后蒸发，压力分割阀Ⅰ9和压力分割阀Ⅱ18关闭，工质出管电磁阀25打开后，状态调节箱17内的气态工质可以通过工质出管27流进工质罐。发动机、废气进管3、废气通道16、废气出管26、后处理器串联连接，形成废气第一线路，发动机、废气直通管21、后处理器串联连接，形成废气第二线路，废气第一线路和废气第二线路并联。安全阀24为单向阀，与工质出管电磁阀25并联，当工质通道内的工质压力达到某一预设的安全上限时，高压工质顶开安全阀24，流进工质罐。
以工质进流量计14为依据，定量工质在泵的作用下由工质罐被加入到状态恒定箱15和状态调节箱17内后，控制模块控制工质进电磁阀Ⅰ5和工质出管电磁阀25关闭，此后工质吸收并蓄存废气的热量逐渐全部蒸发，然后经过一段定容加热过程后达到某一预设的目标状态，此过程是目标状态的建立过程(详细建立过程将在“具体实施方式”中介绍)，此后控制模块根据废气温度传感器的信号控制废气流经第一线路或第二线路。
以废气温度传感器1的信号为依据，当发动机所排废气的温度不处于后处理器要求的高效温度窗内时，控制模块控制废气进管电磁阀2和废气出管电磁阀23打开，废气直通管电磁阀4关闭，废气流经废气进管3后会流进废气通道16，并通过换热壁面与状态恒定箱15和状态调节箱17内的工质换热，当流经的废气温度高于工质温度时，蓄热工质吸收废气的热量并蓄存，当后续流经的废气温度低于工质温度时，蓄热工质向低温废气传热，以此来调节废气的温度，然后废气流经废气出管26，通过废气第一线路流进后处理器。当废气温度处在后处理器要求的高效温度窗内时，废气进管电磁阀2和废气出管电磁阀23关闭，废气直通管电磁阀4打开，废气流经废气直通管21经废气第二线路直接流进后处理器。
蓄热工质达到目标状态后仍会与持续经过工质通道16的废气进行热交换，由于废气温度是波动的，所以蓄热工质一会吸热，一会放热，蓄热工质的状态也将会绕目标状态上下波动，但为了使工质基本保持在目标状态附近，当工质通道内的压力温度超过控制模块内预设的上限值时，这就需要利用温压调节器20的分段式调压调温功能来降低工质通道的压力和温度，所谓分段式的压力温度调节是指把状态恒定箱15和状态调节箱17暂时断开，使它们互不影响，降低状态调节箱17内工质的压力和温度后再将状态恒定箱15和状态调节箱17重新连通，以此降低状态恒定箱15和状态调节箱17内工质的压力和温度，具体实现方法是:控制模块控制压力分割阀Ⅰ9和压力分割阀Ⅱ18关闭(此时工质进电磁阀Ⅰ5和工质出管电磁阀25是关闭的，工质进电磁阀Ⅱ8是打开的)，将状态恒定箱15和状态调节箱17分割开，工质出管电磁阀25打开，将状态调节箱17内一部分高温高压气态工质排向工质罐，工质在工质罐液化后待用，这时状态调节箱17内的压力便会下降，而状态恒定箱15内的工质仍是高温高压，即状态恒定箱15内的工质仍然保持着很高的能量，也即仍然具有加热低温废气的能力，然后工质进电磁阀Ⅱ8和工质出管电磁阀25关闭，工质进电磁阀Ⅰ5和压力分割阀Ⅰ9打开，利用泵向状态调节箱17加入一部分低温液态工质，然后工质进电磁阀Ⅰ5关闭，工质进电磁阀Ⅱ8和压力分割阀Ⅱ18打开，状态恒定箱15和状态调节箱17重新连通，由于此时状态恒定箱15内工质的压力温度高于状态调节箱17内的，所以状态恒定箱15内的高压高温工质将在压差温差的作用下经过连通管Ⅰ12和连通管Ⅱ19流向状态调节箱17，与状态调节箱17内的低温工质进行换热，低温工质吸热蒸发，待平衡后，整个工质通道内的压力温度将会降低，以此来调节工质通道内工质的压力。状态恒定箱15和状态调节箱17上装有温度压力传感器Ⅰ6、温度压力传感器Ⅱ10，可以实时地将工质的压力和温度情况反馈给控制模块。
当内燃机持续怠速或小负荷即废气持续低温时，废气将持续吸收工质的热量，工质将持续降温，如果此时工质的量不够，当工质温度降到与废气温度相等时，工质将会失去加热低温废气的能力，所以，在选用工质通道的容积即工质存储量也即装置最大蓄热量时(目标状态下工质密度一定，工质通道的容积确定后，存储工质的质量随之确定)，要根据内燃机平均小负荷运行的时间来定，小负荷运行的时间长，则选用大容积的工质通道，保证工质在内燃机小负荷运行时能持续加热低温废气。此外，在选择工质通道的容积即工质存储量时，内燃机废气的质量流量也是考虑因素，如果废气的质量流量大，则说明相同时间内需要加热或冷却的废气多，则需要大容积的工质通道。具体容积为多大需要根据废气的质量流量、废气随时间的温度谱和温压调节器20的总传热系数等做传热计算后确定。
本发明的有益效果在于：
本发明利用温压调节器20实现了分段式的压力、温度调节，可以利用低压泵实现高压蓄热，控制模块根据温度压力传感器的信号，控制相关阀的开闭，实现状态调节箱17内冷热工质的充放，使蓄热工质的温度和压力始终恒定在预设的目标状态附近，进而作为温度基准来调节废气的温度；在压力调节过程中，状态恒定箱15内的工质始终保持着高温高压，即始终保持着加热低温废气的能力，这对废气热状态高瞬变，高起伏的车用内燃机来说意义重大。
本发明针对车用内燃机尾气热状态固有的瞬变性，可以吸收并蓄存前一时刻高温废气的热量，并将所蓄热量传给后续的低温废气，从而将车用内燃机高起伏、瞬变的废气温度控制在后处理器所要求的高效温度窗内，解决了后处理器要求的高效温度窗与内燃机实时排温不匹配的问题，同时也达到了废气余能回收利用的目的。
对于不同的后处理器，其对废气温度的要求也不同，针对某种后处理器，本发明只需调整控制模块中预设的目标状态即可，具有普遍适应性。
本发明中的温压调节器20可用焊接结构实现，可承受高温高压，成本较低。
附图说明
附图1为分段式压力温度调节的内燃机排气温度控制装置的示意图。
由附图可知，本装置由废气温度传感器1、废气进管电磁阀2、废气进管3、废气直通管电磁阀4、工质进电磁阀Ⅰ5、温度压力传感器Ⅰ6、工质进管7、工质进电磁阀Ⅱ8、压力分割阀Ⅰ9、温度压力传感器Ⅱ10、喷嘴Ⅰ11、连通管Ⅰ12、喷嘴Ⅱ13、工质进流量计14、状态恒定箱15、废气通道16、状态调节箱17、压力分割阀Ⅱ18、连通管Ⅱ19、温压调节器20、废气直通管21、工质出流量计22、废气出管电磁阀23、安全阀24、工质出管电磁阀25、废气出管26、工质出管27、工质罐、泵、控制模块等组成。
具体实施方式
以下结合附图1对本发明的技术方案做详细阐述：
本发明由废气温度传感器1、废气进管电磁阀2、废气进管3、废气直通管电磁阀4、工质进电磁阀Ⅰ5、温度压力传感器Ⅰ6、工质进管7、工质进电磁阀Ⅱ8、压力分割阀Ⅰ9、温度压力传感器Ⅱ10、喷嘴Ⅰ11、连通管Ⅰ12、喷嘴Ⅱ13、工质进流量计14、状态恒定箱15、废气通道16、状态调节箱17、压力分割阀Ⅱ18、连通管Ⅱ19、温压调节器20、废气直通管21、工质出流量计22、废气出管电磁阀23、安全阀24、工质出管电磁阀25、废气出管26、工质出管27、工质罐、泵、控制模块等组成。温压调节器20由温度压力传感器Ⅰ6、工质进电磁阀Ⅱ8、压力分割阀Ⅰ9、温度压力传感器Ⅱ10、喷嘴Ⅰ11、连通管Ⅰ12、喷嘴Ⅱ13、状态恒定箱15、废气通道16、状态调节箱17、压力分割阀Ⅱ18、连通管Ⅱ19和安全阀24等组成。工质罐、泵、工质进管7、温压调节器20和工质出管27串联连接，形成工质的闭合回路，工质进电磁阀Ⅱ8、压力分割阀Ⅰ9、压力分割阀Ⅱ18打开后，连通管Ⅰ12和连通管Ⅱ19将状态恒定箱15和状态调节箱17连通，进而使得工质进管7、状态恒定箱15、状态调节箱17和工质出管27相互连通，压力分割阀Ⅰ9和压力分割阀Ⅱ18关闭后能使状态恒定箱15和状态调节箱17断开，状态恒定箱15和状态调节箱17之间为废气通道，状态恒定箱15和状态调节箱17的容积构成工质通道，废气通道内的废气和工质通道内的工质可以通过换热壁面进行换热。压力分割阀Ⅰ9、压力分割阀Ⅱ18关闭，工质出管电磁阀25打开后，工质通道内的高温高压气态工质可以通过工质出管27流向工质罐，气态工质在工质罐内液化后待用。安全阀24为单向阀，与工质出管电磁阀25并联，当工质通道内的工质压力达到某一预设的安全上限时，高压工质顶开安全阀24，流进工质罐。废气进管3、废气通道16和废气出管26之间相互连通，构成废气的第一线路。废气直通管21与废气第一线路并联，形成废气的第二线路。
工质进电磁阀Ⅰ5、工质进电磁阀Ⅱ8和压力分割阀Ⅰ9打开后，在泵的作用下，以工质进流量计14为依据，定量工质由工质罐通过工质进管7、喷嘴Ⅰ11和喷嘴Ⅱ13分别被喷入到状态恒定箱15和状态调节箱17内，喷嘴Ⅰ11和喷嘴Ⅱ13朝向换热壁面，这样能将液态工质喷到换热壁面上，有利于工质吸热蒸发，定量工质被喷入到工质通道后，工质进电磁阀Ⅰ5和工质出管电磁阀25会关闭，此后工质通过换热壁面吸收废气的热量全部蒸发，然后经过一段定容加热过程后达到某一预设的目标状态，此后控制模块根据废气温度传感器的信号控制废气流经废气第一线路或废气第二线路。根据废气温度传感器1的信号，当废气温度不处在后处理器要求的高效温度窗内时，控制模块控制废气进管电磁阀2和废气出管电磁阀23打开，废气直通管电磁阀4关闭，废气通过第一线路流进后处理器，废气第一线路的作用是调节废气温度，尽量使废气温度处于后处理器高效温度窗，如果流经废气通道16的废气温度高于蓄热工质的温度，工质会吸收高温废气的热量并蓄存；如果流经的废气温度低于蓄热工质的温度时，工质向低温废气传热，以此来达到控制废气温度的目的。如果废气温度满足后处理器的要求，控制模块控制废气进管电磁阀2和废气出管电磁阀23关闭，废气直通管电磁阀4打开，废气流经废气直通管21经废气第二线路直接流进后处理器。
所选用泵的出口压力最高为10bar，所以只有当工质通道的压力低于10bar时，低温液态工质才可能被充入到工质通道，但工质达到目标状态后其压力远远高于10bar，所以欲往工质通道内充入低温液态工质，必须先将工质通道泄压至低于10bar。如果配备大功率，大出口压力的泵，势必会增加电能消耗，这与我们最初余能回收利用的节能目标是矛盾的，甚至会增加能量消耗；
本发明的创新点为温压调节器20，它的作用是通过分段式的压力温度调节方式来稳定工质通道内工质的温度和压力，使工质基本保持在预设的目标状态附近，并且在温压调节过程中，状态恒定箱15始终保持高温高压，即始终保持着加热低温废气的作用，利用低压泵即可实现高压蓄热。定量工质被喷入到温压调节器20并经过一段定容加热后会达到预设的目标状态，此后工质仍会与持续经过废气通道16的废气换热，可能吸热，也可能放热，所以工质的状态会以目标状态为中心上下波动，当控制模块通过温度压力传感器Ⅰ6和温度压力传感器Ⅱ10检测到工质通道内工质的压力和温度超过某一上限时(例如预设目标状态温度压力值的1.1倍)，控制模块控制压力分割阀Ⅰ9和压力分割阀Ⅱ18关闭(此时工质进电磁阀Ⅰ5和工质出管电磁阀25是关闭的，工质进电磁阀Ⅱ8是打开的)，将状态调节箱17与状态恒定箱15断开，状态调节箱17成为了一个孤立的工质通道，此时打开工质出管电磁阀25，状态调节箱17内的高温高压气态工质快速由工质出管27排向工质罐并液化，状态调节箱17内的压力将在很短的时间内下降到低于10bar(但状态恒定箱15内的工质仍处在高温高压的状态)，此过程排出工质的质量记为M排，M排可通过流量计22获得，然后关闭工质出管电磁阀25和工质进电磁阀Ⅱ8，打开工质进电磁阀Ⅰ5和压力分割阀Ⅰ9，在所选用泵的作用下低温液态工质流经工质进管7、压力分割阀Ⅰ9和喷嘴Ⅱ13被充入到状态调节箱17，以工质进流量计14为根据，使工质充入量M充等于M排，然后关闭工质进电磁阀Ⅰ5，打开工质进电磁阀Ⅱ8和压力分割阀Ⅱ18，状态恒定箱15和状态调节箱17重新连通，此时状态恒定箱15内的工质压力温度高于状态调节箱17内的，由于压差和温差的存在，状态恒定箱15的高温高压工质气体将流向状态调节箱17进行热交换，状态调节箱17内新加入的低温液态工质吸热后蒸发，经过一段时间之后状态恒定箱15和状态调节箱17内的压力温度将达到平衡，因为冷热工质的交换使得工质的能量减少(认为充放过程中温压控制器20内工质的吸热量Q吸小于工质充放过程排出的热量Q排，Q排＝M充c(T排-T充)＝M排c(T排-T充)，T充为充入的低温液态工质的温度，T排为排出的高温工质的温度，c为工质的比热容)，所以平衡后的压力温度值会低于工质充放之前的值。如果Q吸大于Q排，即状态调节箱17的降压降温能力不足，可以并联一个状态调节箱以增强降压降温能力。
如果不利用分段式的压力调节，只是通过打开工质出管电磁阀25将温压调节器20内所有工质的压力降至10bar后再充入低温液态工质，则会出现两个问题。其一，工质充放持续时间长，压力温度调节速度慢。可能在充放过程还没结束时内燃机就变为怠速或小负荷即废气温度就变低了，这将不能满足工况瞬变的车用内燃机的需求；其二，工质充放过程热量损失大，温压调节器将失去加热低温废气的能力。欲将全部工质的压力降到10bar，高温工质放出量将会达到一半以上，热量损失大，失去了加热低温废气的能力。
利用分段式的压力调节方式来调节工质通道内的压力和温度便可解决以上问题，状态调节箱17的容积小，工质充放时间短，可实现“快放、快充”；并且充放过程工质交换量小，热量散失不会过大，状态恒定箱15内仍保留着高温高压的工质，即使工况突然变到怠速或小负荷，即废气温度突然降低，装置仍具有较强的加热低温废气的能力，这对于工况瞬变的车用内燃机来说至关重要。
本发明的具体工作模式描述如下(以SCR后处理系统为例)：
模式一：即温压调节器20内工质目标状态建立的过程。内燃机开始运行后，所述装置要首先经过一个工质吸热，并达到预设目标状态的过程，所设的目标状态可以根据后处理装置要求的高效温度、所选工质的临界压力而定，以SCR后处理系统，工质为R123为例(SCR后处理系统的高效废气温度窗为220℃--280℃)，工质的目标状态可预设为250℃，37bar。此过程时，废气进管电磁阀2和废气出管电磁阀23打开，废气直通管电磁阀4关闭，废气流经如上所述的第一线路，工质被充入到状态恒定箱15和状态调节箱17后，工质进电磁阀Ⅰ5和工质出管电磁阀25关闭，工质充入量以工质进流量计14为依据，质量为M1(M1＝ρ目标V，ρ目标为工质在预设目标状态时的密度，V为工质通道的容积)。工质吸收废气的热量升温后蒸发，待液态工质全部汽化后，进入定容加热过程，因为ρ目标为工质在预设目标状态时的密度，所以理想情况下，当温度达到250℃时，压力则为37bar。工质温度达到250℃时，控制模块将采集到的工质实际压力与37bar比较，如果大于37bar，控制模块打开工质出管电磁阀25泄压至37bar,如果小于37bar，说明工质的量不够，需再加入部分工质，但此时工质压力过高，泵的出口压力达不到，所以需要将状态调节箱17的压力降至10bar以下后再充入部分工质，且使充入量大于放出量，此时，控制模块控制压力分割阀Ⅰ9和压力分割阀Ⅱ18关闭，工质出管电磁阀25打开，放出少部分工质，质量M0，然后工质进电磁阀Ⅱ8和工质出管电磁阀25关闭，工质进电磁阀Ⅰ5和压力分割阀Ⅰ9打开，充入部分工质，质量大于M0，然后工质进电磁阀Ⅰ5关闭，工质进电磁阀Ⅱ8和压力分割阀Ⅱ18打开，状态恒定箱15和状态调节箱17重新连通，待工质温度达到250℃时，控制模块采集工质通道的实际压力，将采集到的实际压力与37bar比较，如此往复，直到工质达到目标状态。装置的最大蓄热量即工质通道最大容积也即工质存储量可根据内燃机的常用废气热状态和温压调节器20的总传热系数来设计，如果内燃机平均小负荷运行(此工况废气温度低)的时间较长，废气质量流量较大，则选用较大容积的工质通道，以保证该装置有足够的温度调节能力。内燃机运行几分钟后工质的目标状态便可达到，然后控制模块根据废气温度传感器1所反馈的废气温度，控制该装置转向下面某个工作模式。
模式二：工质放热过程，即工质加热低温废气的过程。工质的目标状态达到后，如果废气温度传感器1检测到废气温度低于220℃，控制模块控制废气进管电磁阀2和废气出管电磁阀23打开，废气直通管电磁阀4关闭，废气经第一线路吸热升温后流向后处理器。
模式三：工质吸热过程，即工质冷却高温废气的过程。如果废气温度传感器1检测到废气温度高于280℃，废气进管电磁阀2和废气出管电磁阀23打开，废气直通管电磁阀4关闭，废气流经第一线路。此时工质的状态有两种可能，其一，工质低于目标状态，这是由在“模式二”中工质被低温废气吸热所致，此时工质对高温废气有较好的冷却作用，并且也是积蓄热量的过程；其二，工质处在或高于预设目标状态，这是由内燃机持续高负荷运行，废气持续高温所致，此种情况下工质持续吸热后压力温度将会超过控制模块内预设的上限值，此时便需要通过温压调节器20按上文提到的分段式压力温度调节方法来调节工质的压力和温度，使其始终保持在目标状态附近，此种情况下，工质对高温废气也具有一定的冷却作用。安全阀24是单向阀，与工质出管电磁阀25并联，当工质通道压力超过某一安全上限时，工质将由状态恒定箱15通过安全阀24流出以泄压。
模式四：即废气直通过程，如果废气温度传感器1检测到废气温度在220℃至280℃之间，即满足后处理器的温度要求，控制模块控制废气进管电磁阀2和废气出管电磁阀23关闭，废气直通管电磁阀4打开，废气经废气直通管21直接流进后处理器。
内燃机开始运行后，所述装置首先按模式一运行，待工质达到预设目标状态后，控制模块根据废气温度传感器1的信号控制该装置运行在其他三个模式下，从而将车用内燃机高起伏、瞬变的废气温度控制在后处理器所要求的高效温度窗内。
为了叙述方便，附图1中温压调节器20只画出了两个工质通道和一个废气通道，但在实际实现过程中，可以根据具体废气热状态以附图1所示温压调节器为最小单元进行多个并联，以加强该装置的温度调节能力；废气和工质也可采用逆流的方式；为避免模糊本发明的重点，本发明只对系统结构作示意说明，所述的各管件及温压调节器20等部件可以有不同的具体实现形式，例如采用具体的零部件或材料，只要不违背中心思想即可。

Claims (5)

1.一种分段式压力温度调节的内燃机排气温度控制装置，其主要由废气温度传感器(1)、废气进管电磁阀(2)、废气进管(3)、废气直通管电磁阀(4)、工质进电磁阀Ⅰ(5)、温度压力传感器Ⅰ(6)、工质进管(7)、工质进电磁阀Ⅱ(8)、压力分割阀Ⅰ(9)、温度压力传感器Ⅱ(10)、喷嘴Ⅰ(11)、连通管Ⅰ(12)、喷嘴Ⅱ(13)、工质进流量计(14)、状态恒定箱(15)、废气通道(16)、状态调节箱(17)、压力分割阀Ⅱ(18)、连通管Ⅱ(19)、温压调节器(20)、废气直通管(21)、工质出流量计(22)、废气出管电磁阀(23)、安全阀(24)、工质出管电磁阀(25)、废气出管(26)、工质出管(27)、工质罐、泵、控制模块、发动机和后处理器等组成，所述的工质罐、泵、工质进管(7)、温压调节器(20)和工质出管(27)串联连接，形成工质的闭合循环回路，所述的工质进电磁阀Ⅰ(5)、工质进电磁阀Ⅱ(8)、压力分割阀Ⅰ(9)打开后，在泵的作用下，工质罐内的工质能通过工质进管(7)、喷嘴Ⅰ(11)和喷嘴Ⅱ(13)分别被喷入到状态恒定箱(15)和状态调节箱(17)内，压力分割阀Ⅰ(9)和压力分割阀Ⅱ(18)关闭，工质出管电磁阀(25)打开后，状态调节箱(17)内的气态工质可以通过工质出管(27)流进工质存储罐，所述的发动机、废气进管(3)、废气通道(16)、废气出管(26)、后处理器串联连接，形成废气第一线路，所述的发动机、废气直通管(21)、后处理器串联连接，形成废气第二线路，废气第一线路和废气第二线路并联。
2.根据权利要求1所述的分段式压力温度调节的内燃机排气温度控制装置，其特征在于当工质通道内工质的压力温度超过控制模块的预设值时，温压调节器(20)可以通过分段式的压力、温度调节，使蓄热工质始终保持在某一预设的目标状态，并且使状态恒定箱(15)始终保持着高温高压，始终具有加热低温废气的能力，所述的温压调节器(20)包含状态恒定箱(15)和状态调节箱(17)，控制模块根据温度压力传感器Ⅰ(6)和温度压力传感器Ⅱ(10)的信号，控制工质进电磁阀Ⅱ(8)、压力分割阀Ⅰ(9)、压力分割阀Ⅱ(18)、工质进电磁阀Ⅰ(5)和工质出管电磁阀(25)的开闭，实现状态调节箱(17)放出定量高温高压工质，充入等量的低温液态工质，此时控制模块控制压力分割阀Ⅰ(9)和压力分割阀Ⅱ(18)关闭，将状态恒定箱(15)和状态调节箱(17)分割开，工质出管电磁阀(25)打开，将状态调节箱(17)内一部分高温高压气态工质排向工质罐，然后工质进电磁阀Ⅱ(8)和工质出管电磁阀(25)关闭，工质进电磁阀Ⅰ(5)和压力分割阀Ⅰ(9)打开，利用泵向状态调节箱(17)加入一部分低温液态工质，然后工质进电磁阀Ⅰ(5)关闭，工质进电磁阀Ⅱ(8)和压力分割阀Ⅱ(18)打开，状态恒定箱(15)和状态调节箱(17)重新连通，状态恒定箱(15)内的高压高温工质将在压差温差的作用下流向状态调节箱(17)，待压力温度平衡后，工质通道内的压力温度将会降低，从而实现调节工质通道内工质压力温度的目的。
3.根据权利要求1所述的分段式压力温度调节的内燃机排气温度控制装置，其特征在于所述的状态恒定箱(15)和状态调节箱(17)之间为废气通道，状态恒定箱(15)和状态调节箱(17)的容积构成工质通道，工质通道和废气通道交叉分布，状态恒定箱(15)和状态调节箱(17)分别与废气通道(16)有着共用壁面，此共用壁面为换热壁面，可以实现废气与工质的换热，高温废气通过时，工质可以将高温废气的热量吸收并蓄存，当低温废气通过时，又可将所蓄存的热量传给低温废气，从而达到控制废气温度的目的。
4.根据权利要求1所述的分段式压力温度调节的内燃机排气温度控制装置，其特征在于喷嘴(11)和喷嘴(13)朝向换热壁面，能将液态工质喷向换热壁面，有利于工质快速吸热蒸发，加速初始蓄热状态的建立。
5.根据权利要求1所述的分段式压力温度调节的内燃机排气温度控制装置，其特征在于废气温度传感器(1)、废气进管电磁阀(2)、废气直通管电磁阀(4)、废气出管电磁阀(23)与控制模块相连，控制模块根据废气温度传感器(1)的信号控制废气进管电磁阀(2)、废气出管电磁阀(23)和废气直通管电磁阀(4)的开闭，从而控制废气的流经路线，当废气温度不在后处理要求的高效温度窗内时，控制模块控制废气进管电磁阀(2)和废气出管电磁阀(23)打开，废气直通管电磁阀(4)关闭，废气流经第一线路与工质换热后流进后处理器，当废气温度处在后处理要求的高效温度窗内时，废气进管电磁阀(2)和废气出管电磁阀(23)关闭，废气直通管电磁阀(4)打开，废气流经废气直通管(21)经废气第二线路直接流进后处理器。
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