CN105909355B - 一种清除尿素沉积的微波热辐射装置及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种清除尿素沉积的微波热辐射装置及其应用，该装置设置在机动车的排气管上，装置包括微波发生器以及与微波发生器配合使用的微波手套，该微波手套套设在排气管上，并且微波手套中还布设有至少一个微波能量输出器，该微波能量输出器通过电路与微波发生器相连接；微波热辐射装置用于清除机动车排气管内壁及机动车排气管尿素喷嘴处的尿素沉积。与现有技术相比，本发明可以营造一个具有设定范围和温度的微波热辐射区域，能够有效清除该热辐射区域内排气管中的尿素沉积，且可拆卸式地安装在机动车排气管上，使用方式灵活且安装定位方便，可靠性好。

Description

一种清除尿素沉积的微波热辐射装置及其应用

技术领域

本发明属于机动车尾气处理技术领域，涉及一种清除尿素沉积的微波热辐射装置及其应用。

背景技术

当机动车的发动机排出尾气时，为了减少尾气中的氮氧化物直接排入空气，SCR尿素喷射系统会喷出尿素喷雾与排气中的氮氧化物进行反应以减少有害气体排放。但由于尿素雾化不良或排气温度冷热不均等问题会在排气管的内壁和喷嘴位置附近产生尿素沉积，严重影响排气管排气，增加发动机的燃油损耗。目前，多个发动机生产厂家以及催化剂厂商均在提高SCR催化剂低温特性以及提高排气温度方面做了大量的研究工作，例如，采用新型的分子筛催化剂，加装混合器，采用进排气阀或增加后喷等方式提高排气温度等等来减少尿素沉积的产生。当机动车的排气管中出现尿素沉积现象后，一般的处理方法是拆开排气管，用热水清除尿素沉积，但该方法操作复杂，而目前尚未有厂商或科研院所专门研究如何清除已经在排气管中产生的尿素沉积，以及其清除设备。

申请公布号为CN 104989502 A的中国发明专利公开了一种车用SCR尿素水解反应器，包含水解系统和尿素储存单元，水解系统包括气液分离器、止回阀、产品气出口、水解室、上尾气管、下尾气管和反应器筒体；尿素储存单元包括尿素储存箱、计量泵、进风口、尿素溶液进口和尿素溶液出口，反应器筒体通过封头与排气管和催化转化器连接；尿素储存箱用来储存尿素，其供给量由计量泵控制，计量泵的开度由DCU控制器控制。上述专利公布的技术方案中，尿素经过尾气余热加热后生成氨气，氨气在排气管背压作用下注入排气管中，避免了尿素直接进入排气管，因而不会在排气管中产生尿素沉积问题。但是该技术方案中，尿素仅靠尾气余热加热，分解不完全，因而尿素利用率较低；且一旦出现排气温度冷热不均，将会有大量的尿素未经分解即被排出，造成了极大浪费。因而该技术方案并不能有效解决排气管中的尿素沉积问题。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种能够清除机动车排气管中的尿素沉积且调节方式灵活的清除尿素沉积的微波热辐射装置及其应用。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种清除尿素沉积的微波热辐射装置，该装置设置在机动车的排气管上，所述的装置包括微波发生器以及与微波发生器配合使用的微波手套，该微波手套套设在排气管上，并且所述的微波手套中还布设有至少一个微波能量输出器，该微波能量输出器通过电路与微波发生器相连接；

在工作状态下，所述的微波发生器产生高频能量，并经微波能量输出器输出，所述的微波能量输出器产生的热辐射区域覆盖住整个待清除尿素沉积的排气管，使处在热辐射区域中的尿素沉积发生热解反应而被清除掉。

所述的微波手套包括由内而外依次套设在排气管上的石英套管、保温层及保护盖板，所述的微波能量输出器嵌设在保温层中。

所述的保护盖板由一对相对设置并可拆卸的手套上盖板及手套下盖板构成。

所述的石英套管的内侧还设有均布板。

所述的均布板为陶瓷网。

所述的石英套管的外侧壁上还设有波导管，该波导管与微波能量输出器相连接。

所述的波导管内部设有密封片。

所述的波导管为喇叭状波导管，该喇叭状波导管的喇叭开口角度为40～60°。

所述的保温层的材质为玻璃纤维，所述的密封片的材质为聚四氟乙烯。

一种清除尿素沉积的微波热辐射装置的应用，所述的微波热辐射装置用于清除机动车排气管内壁及机动车排气管尿素喷嘴处的尿素沉积。

所述的手套上盖板及手套下盖板均由可反射微波的材料制作，优选为不锈钢。

本发明中，所述的微波发生器包括阴极与灯丝引线、阴极、磁铁及微波输出口，微波发生器产生的微波热辐射由微波输出口传送至微波能量输出器，然后通过微波能量输出器传送至排气管内，微波手套将微波热辐射的热能汇聚到设定的区域中，形成一个具有设定范围和温度的热辐射区域，该热辐射区域中排气管内的尿素沉积在微波热辐射的作用下逐渐发生热解反应，直至全部消失，实现清除排气管内尿素沉积的目的。

所述的手套上盖板和手套下盖板均由可反射微波的材料制作，以防止微波泄露，且手套上盖板和手套下盖板均为可拆卸式，在布设安装时，可以根据尿素沉积在排气管内的位置方便地定位，进行快速的安装，不会受到其他尾气处理设备的影响。

在实际工作过程中，每个微波能量输出器都可以营造一个具有设定范围和温度的微波热辐射区域，根据各个尿素沉积点之间的距离和每个微波能量输出器营造的微波热辐射区域可以确定需要安装的微波能量输出器的数量及其排布，并在保温层内部布设匹配数量的微波能量输出器，使微波能量输出器所营造的热辐射区域可以覆盖住整个需要清除尿素沉积的排气管。随着智能控制技术的发展，可通过安装温度传感器和压力信息传感器来智能控制微波热辐射产生的热量和需要开闭微波能量输出器的数量，以达到降低能源消耗的目的。

所述的保温层用于保温，减小热辐射区域内的热能损耗；喇叭状波导管可以扩大微波热辐射的面积；而喇叭状波导管内的密封片由介电损耗小、透波性能良好、可耐高温的聚四氟乙烯做成，减少微波损耗，将微波尽可能多地送入排气管内；排气管采用可适合微波穿透的陶瓷材料制成，减少微波能量损耗；石英套管用于保护保温层和微波能量输出器免受过高温度的损害，陶瓷网能够减少微波损耗。

本发明装置可安装在机动车上，在机动车行驶的过程中，根据温度传感器和压力信息传感器反馈过来的尿素沉积信息，即时发出微波热辐射，使处在热辐射区域中的尿素沉积发生热解反应，直至全部消失；本发明装置也可用于机动车定期清除排气管内的尿素沉积，在机动车运行一段时间后，排气管内出现大量的尿素沉积，将本发明的手套上盖板和手套下盖板夹在排气管上，启动该装置即可清除尿素沉积。

与现有技术相比，本发明具有以下特点：

1)本发明装置可以通过微波能量输出器营造一个具有设定范围和温度的微波热辐射区域，能够有效清除该热辐射区域内排气管中的尿素沉积；

2)本发明装置可拆卸式地安装在机动车排气管上，既可随车安装智能控制，也可定期手动安装清除尿素沉积，使用方式灵活且安装定位方便；

3)结构简单，能够有效减少微波损耗，可靠性好。

附图说明

图1为本发明微波热辐射装置的整体结构示意图；

图2为本发明微波手套的结构示意图；

图3为本发明微波热辐射装置的工作状态示意图；

图中标记说明：

1—阴极与灯丝引线、2—阴极、3—微波能量输出器、4—磁铁、5—尿素喷嘴、6—尿素沉积点a、7—尿素沉积点b、8—微波手套、9—排气管、10—手套上盖板、11—手套下盖板、12—密封片、13—波导管、14—石英套管、15—保温层、16—微波发生器、17—尾气。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1：

如图1-2所示，一种清除尿素沉积的微波热辐射装置，该装置设置在机动车的排气管9上，装置包括微波发生器16以及与微波发生器16配合使用的微波手套8，该微波手套8套设在排气管9上，并且微波手套8中还布设有3个微波能量输出器3，该微波能量输出器3通过电路与微波发生器16相连接；在工作状态下，微波发生器16产生高频能量，并经微波能量输出器3输出，微波能量输出器3产生的热辐射区域覆盖住整个待清除尿素沉积的排气管9，使处在热辐射区域中的尿素沉积发生热解反应而被清除掉。

微波手套8包括由内而外依次套设在排气管9上的石英套管14、保温层15及保护盖板，微波能量输出器3嵌设在保温层15中。保护盖板由一对相对设置并可拆卸的手套上盖板10及手套下盖板11构成。石英套管14的内侧还设有均布板，该均布板为陶瓷网。

石英套管14的外侧壁上还设有波导管13，该波导管13与微波能量输出器3相连接。波导管13内部设有密封片12。波导管13为喇叭状波导管，该喇叭状波导管的喇叭开口角度为40°。

保温层15的材质为玻璃纤维，密封片12的材质为聚四氟乙烯。

微波热辐射装置用于清除机动车排气管9内壁及机动车排气管9尿素喷嘴处5的尿素沉积。

微波发生器16包括阴极与灯丝引线1、阴极2、磁铁4及微波输出口，微波发生器16产生的微波热辐射由微波输出口传送至微波能量输出器3，然后通过微波能量输出器3传送至排气管9内，微波手套8将微波热辐射的热能汇聚到设定的区域中，形成一个具有设定范围和温度的热辐射区域，该热辐射区域中排气管9内的尿素沉积在微波热辐射的作用下逐渐发生热解反应，直至全部消失，实现清除排气管9内尿素沉积的目的。微波热辐射装置的工作状态如图3所示。

其中，手套上盖板10和手套下盖板11均由可反射微波的不锈钢材料制作，以防止微波泄露，且手套上盖板10和手套下盖板11均为可拆卸式，在布设安装时，可以根据尿素沉积在排气管9内的位置方便地定位，进行快速的安装，不会受到其他尾气处理设备的影响；每个微波能量输出器3都可以营造一个具有设定范围和温度的微波热辐射区域，根据尿素沉积点a 6、尿素沉积点b 7及尿素喷嘴5相互之间的距离和每个微波能量输出器3营造的微波热辐射区域确定微波能量输出器3的排布，使微波能量输出器3所营造的热辐射区域可以覆盖住尿素沉积点a 6、尿素沉积点b 7及尿素喷嘴5处的排气管9，温度传感器和压力信息传感器智能的控制微波热辐射产生的热量和需要开闭微波能量输出器3的数量，以达到降低能源消耗的目的；保温层15用于保温，减小热辐射区域内的热能损耗；喇叭状波导管13可以扩大微波热辐射的面积，波导管13内的密封片12由介电损耗小、透波性能良好、可耐高温的聚四氟乙烯做成，减少微波损耗，将微波尽可能多地送入排气管9内；排气管9采用可适合微波穿透的陶瓷材料制成，减少微波能量损耗；石英套管14用于保护保温层15和微波能量输出器3免受过高温度的损害，陶瓷网能够减少微波损耗。

当汽车在行驶过程中，柴油发动机排出尾气17，同时SCR尿素喷射系统会喷出尿素喷雾与尾气17中的氮氧化物进行反应减少有害气体排放，但由于尿素雾化不良或排气温度冷热不均等问题会在排气管9的内壁和尿素喷嘴5附近产生尿素沉积，本发明微波热辐射装置会根据温度传感器和压力信息传感器反馈过来的信息发出微波热辐射，使处在这个区域中的尿素沉积发生热解反应，直至全部消失。

实施例2：

本实施例中，微波能量输出器3的数量为5个，喇叭状波导管的喇叭开口角度为60°，微波热辐射装置的其余部分结构同实施例1。

汽车在运行一段时间后，其柴油发动机排气管9往往会出现大量的尿素沉积，严重影响排气管9排气，增加发动机燃油损耗。以往的车主总会拆开排气管9用热水清除尿素沉积，现在可以通过本发明微波热辐射装置将微波手套8的手套上盖板10及手套下盖板11夹在排气管9上，用以清除尿素沉积。

实施例3：

本实施例中，微波能量输出器3的数量为1个，喇叭状波导管的喇叭开口角度为50°，其余同实施例1。

Claims (9)

1.一种清除尿素沉积的微波热辐射装置，该装置设置在机动车的排气管(9)上，其特征在于，所述的装置包括微波发生器(16)以及与微波发生器(16)配合使用的微波手套(8)，该微波手套(8)套设在排气管(9)上，并且所述的微波手套(8)中还布设有至少一个微波能量输出器(3)，该微波能量输出器(3)通过电路与微波发生器(16)相连接；

所述的微波手套(8)包括由内而外依次套设在排气管(9)上的石英套管(14)、保温层(15)及保护盖板，所述的微波能量输出器(3)嵌设在保温层(15)中；

在工作状态下，所述的微波发生器(16)产生高频能量，并经微波能量输出器(3)输出，所述的微波能量输出器(3)产生的热辐射区域覆盖住整个待清除尿素沉积的排气管(9)，使处在热辐射区域中的尿素沉积发生热解反应而被清除掉。

2.根据权利要求1所述的一种清除尿素沉积的微波热辐射装置，其特征在于，所述的保护盖板由一对相对设置并可拆卸的手套上盖板(10)及手套下盖板(11)构成。

3.根据权利要求1或2所述的一种清除尿素沉积的微波热辐射装置，其特征在于，所述的石英套管(14)的内侧还设有均布板。

4.根据权利要求3所述的一种清除尿素沉积的微波热辐射装置，其特征在于，所述的均布板为陶瓷网。

5.根据权利要求1所述的一种清除尿素沉积的微波热辐射装置，其特征在于，所述的石英套管(14)的外侧壁上还设有波导管(13)，该波导管(13)与微波能量输出器(3)相连接。

6.根据权利要求5所述的一种清除尿素沉积的微波热辐射装置，其特征在于，所述的波导管(13)内部设有密封片(12)。

7.根据权利要求6所述的一种清除尿素沉积的微波热辐射装置，其特征在于，所述的波导管(13)为喇叭状波导管，该喇叭状波导管的喇叭开口角度为40～60°。

8.根据权利要求6或7所述的一种清除尿素沉积的微波热辐射装置，其特征在于，所述的保温层(15)的材质为玻璃纤维，所述的密封片(12)的材质为聚四氟乙烯。

9.如权利要求1所述的一种清除尿素沉积的微波热辐射装置的应用，其特征在于，所述的微波热辐射装置用于清除机动车排气管(9)内壁及机动车排气管(9)尿素喷嘴(5)处的尿素沉积。