CN106523077A - 一种柴油机排气后处理再生装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种柴油机排气后处理再生装置，属于柴油机的尾气净化技术领域。本发明的升温装置采用压缩空气式雾化器，可直接将液态柴油转化为雾化状态，经过初步混合后的雾化气态柴油混合气，在腔室二内与通过供气管进入的空气进行再次混合，混合气再经过出气口喷出，在腔室一内部与柴油机的废气进一步按比例混合并点燃，形成最佳燃油比的油气混合气，从整体上实现空气、气态柴油以及柴油机后处理装置内废气的精准比例的混合控制。在腔室一内部达到最佳温度的同时，通过匀流板的火焰流可以一部分从气流孔内穿过，一部分可以通过引流槽进行引流，另一部分通过匀流板与稳流装置的外壳间隙处穿过，最终起到缓冲以及均匀分流火焰流的作用。

Description

一种柴油机排气后处理再生装置

技术领域

本发明涉及一种柴油机排气后处理再生装置，主要用于柴油机排气后处理装置的再生处理，属于柴油机的尾气净化技术领域。

背景技术

柴油机排气后处理装置，其原理是：通过氧化型催化器（DOC）将汽车排放出的一氧化碳（CO）、碳氢化合物（CH）氧化，再运用壁流式微粒过滤器（DPF），将超细纳米碳烟微粒（尾气微粒）进行过滤，过滤后的干净气体通过出口端排出，从而达到降低污染气体排放的目的。

通常情况下，现有技术的柴油机排气后处理装置都具有再生功能，其原理为：主控制单元实时采集来之柴油车（柴油机）的尾气排气温度和背压数据，当尾气背压过高时，表明尾气净化装置中的DPF所收集的颗粒物已达再生要求，需要进行再生处理，主控制单元将进入再生准备，并通过液晶操作器提示汽车驾驶员，当排气温度也达到设定值时，则主控制单元自动发出再生控制的一系列指令，并驱动高压燃油蒸发器喷出均匀油气进行燃烧，主控制单元在再生过程将根据用户设定的目标温度自动调节燃油蒸发器的频率，快速并精确的进行控制，确保在最短的时间内将沉积在DPF中的颗粒物PM烧尽。从而达到自动清洁蜂窝微粒捕集器的目的，长期重复使用。

升温装置作为柴油机排气后处理再生装置的核心装置，其结构稳定性以及升温性能直接影响该再生装置是否能够将沉积在DPF中的颗粒物PM烧尽。专利公开号为“CN104912631” 的发明专利申请公开了“一种柴油机微粒过滤器的主动再生系统”，想对于其它现有技术，该发明专利申请的技术方案解决了高温清理装置的点火效果差的问题，更重要的是解决了高压气态柴油和空气混合效果的问题，使得燃烧充分，该对比文件解决该技术问题所采取的设计思路是：为防止点火效果差的问题，采取的是通过将引燃器设置在引燃腔管内部，以及通过储气腔和空气分散盘结合，以使气态柴油的燃烧充分与稳定。然而，柴油机排气后处理装置的再生过程是快速而短暂的过程，在点燃气态柴油时需要快速并精确的进行控制，确保在最短的时间内将沉积在DPF中的颗粒物PM烧尽，该对比文件的发明专利申请方案虽然通过空气分散盘可以将空气更好的与气态柴油充分接触，但是其达到充分燃烧时需要一定的时间，是不断升温的过程，且在柴油机的尾气中通常含有一氧化碳、碳氢化合物等废气，在气态柴油点燃后再与该废气混合，会影响颗粒物PM的燃烧效果。

稳流装置作为柴油机排气后处理再生装置的一部分，其起到的作用同样也是非常大的，专利公开号为“CN104912631” 的发明专利申请同样公开了气流均匀机构，其包括气流均匀件，然而并未公开气流均匀件的具体结构，根据现有技术中常用的方案，气流均匀件基本都是仅仅采用锥形的板状结构，该锥形的板状结构的作用是减缓火焰流的速度，防止火焰流速度过快而未将DPF所收集的颗粒物PM充分燃烧就通过了DPF装置，在短期的处理工作中，该技术方案的效果还是较好的，然而在长时间的处理过程中，DPF装置的四周常会出现污垢沉积物，这些污垢沉积物是由于颗粒物PM的未充分燃烧所积累产生的，这是由于气流均匀件在缓冲火焰流的同时，会影响火焰流的气流稳定性，使得在DPF装置的某个位置会产生燃烧的死角，长时间的积累下，该死角处未充分燃烧的颗粒物PM累积后形成污垢沉积物，最终导致DPF装置部分堵塞，影响柴油机的排气后处理装置的处理效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中所存在的上述不足，而提供一种柴油机排气后处理再生装置。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种柴油机排气后处理再生装置，包括升温装置和稳流装置，所述升温装置设于尾气排放端并与其形成燃烧室，稳流装置设于燃烧室与氧化型催化剂DOC之间且同轴设置。

所述升温装置包括管体、压缩空气式雾化器、供气管、密封盖和点火装置，所述管体的一端与柴油机尾气排放口连通，所述密封盖将所述管体的另一端密封，使所述管体与尾气排放口形成一密闭的腔室一；在所述管体内部还设有锥形的陶瓷套管，所述套管与所述密封盖固定连接，且与密封盖间形成密闭的腔室二，所述腔室一与腔室二之间通过所述套管的出气口连通；所述压缩空气式雾化器和供气管分别穿过密封盖与所述腔室二连通；所述点火装置位于腔室一内部且位于所述套管的出气口附近。

所述稳流装置包括匀流腔和匀流板，所述匀流腔与燃烧室相连通，且所述匀流腔的进口端的纵截面呈等腰梯形，进口端的口径大于出口端的口径；所述匀流板设于所述匀流腔的出口端，且通过支架固定于所述稳流装置的外壳上；所述匀流板为空心锥形体结构，该锥形头结构的底面直径略大于所述匀流腔的出口端口径，在所述匀流板的周壁上均布设有多个气流孔和多条引流槽，所述气流孔为通孔，所述引流槽的开槽方向沿气流的方向设置。

本发明的创新点主要表现为如下方面：采用压缩空气式雾化器，可直接将液态柴油转化为雾化状态，雾化效果稳定，且容易计算雾化液态柴油所采用的空气量；经过初步混合后的雾化气态柴油混合气，在腔室二内与通过供气管进入的空气进行再次混合，形成一定油气比的混合气，混合气再经过出气口喷出，在腔室一内部与柴油机的废气进一步按比例混合并点燃，形成最佳燃油比的油气混合气，达到最佳温度的火焰流，且通过陶瓷套管与密封盖的结构结合设计，以达到更好的保护以及密封效果，从整体上实现空气、气态柴油以及柴油机后处理装置内废气的精准比例的混合控制。在腔室一内部达到最佳温度的同时，通过稳流装置的该种方案设计，使通过匀流板的火焰流可以一部分从气流孔内穿过，一部分可以通过引流槽进行引流，另一部分通过匀流板与稳流装置的外壳间隙处穿过，最终起到缓冲以及均匀分流火焰流的作用。

进一步的，本发明的所述密封盖依次由沥青层、隔热密封圈和金属层组成，所述沥青层封装于所述管体的最外层端，所述套管与所述金属层固定连接。密封盖采用该种设计，金属层是为了更方便稳定的与陶瓷套管连接，隔热密封圈是为了将腔室一内部的热量隔离，沥青层是为了更好的提高密封盖的整体密封效果。该三层结构共同组合成隔热效果明显、密封效果佳的密封结构。

进一步的，本发明的所述套管还包括金属材料制成的喷头，所述喷头与所述出气口套接。喷头采用金属材料制成，可便于制造成特定的喷头形状，也方便与陶瓷套管的出气口连接。

进一步的，本发明的所述喷头的头部设为倒锥形的喷嘴。在混合气通过倒锥形的喷嘴喷出时，混合气会以喇叭状方向喷出，使喷出的气体更容易被点火装置点燃。

进一步的，本发明的所述点火装置是由钼丝或钨丝螺旋形成的点火升温棒。采用钼丝或钨丝螺旋形成的点火升温棒，相对于其它点火装置，点火效果更稳定，不会受混合气的喷出而吹灭等影响。

进一步的，本发明的所述引流槽为圆弧形凹槽。将引流槽设置成圆弧形凹槽，相对于方形的凹槽，可有效减少火焰流与引流槽接触时的反弹作用，增强引流槽的引流效果。

本发明与现有技术对比，具有以下有益效果：本发明结构简单，设计合理，不仅考虑到将注入的空气与柴油进行一定的比例混合，还将柴油机的废气也作为混合气体的一部分进行考虑，最终实现最佳油气混合燃油比，达到最佳的燃烧温度，且通过该稳流装置，能将该最佳温度的火焰流进行缓冲和均匀分流至壁流式微粒过滤器（DPF），将沉积在DPF中的颗粒物PM烧尽，达到较高的再生效果。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图。

图2为本发明实施例中升温装置的结构示意图。

图3为本发明实施例中匀流板的结构示意图。

图4为本发明实施例中匀流板的引流槽结构示意图。

图5为图2中A部局部放大图。

图6为本发明实施例中稳流装置的匀流过程示意图。

附图中：1为尾气排放口，2为燃烧室，3为升温装置，31为管体，32为压缩空气式雾化器，33为供气管，34为密封盖，341为沥青层，342为隔热密封圈，343为金属层，35为点火装置，36为腔室一，37为腔室二，38为套管，381为出气口，382为喷头，383为喷嘴，4为稳流装置，41为匀流腔，42为匀流板，421为气流孔，422为引流槽，423为凹槽，43为支架，5为DOC，6为DPF，7为压力传感器。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

参见图1-图5，本实施例为一套包含再生装置的柴油机排气后处理装置。其包括柴油机排气后处理装置和再生装置，后处理装置包括依次设置的尾气排放口1、氧化型催化器DOC5和壁流式微粒过滤器DPF6，再生装置包括升温装置3和稳流装置4，本实施例的各装置间的连接关系依次为：尾气排放口1、燃烧室2、稳流装置4、氧化型催化器DOC5、壁流式微粒过滤器DPF6依次连接且同轴设置，在燃烧室2位置设有斜向设置的升温装置3与其相连通。

升温装置3包括管体31、压缩空气式雾化器32、供气管33、密封盖34和点火装置35。密封盖34依次由沥青层341、隔热密封圈342和金属层343组成，沥青层341封装于管体31的最外层端；管体31的一端固定于燃烧室2的外壳上与柴油机尾气排放口1连通，密封盖34将管体31的另一端密封，使管体31与燃烧室2形成一密闭的腔室一36；在管体31内部还设有锥形的陶瓷套管38，套管38与密封盖34的金属层343固定连接，且与密封盖34间形成密闭的腔室二37，腔室一36与腔室二37之间通过套管38的出气口381连通；压缩空气式雾化器32和供气管33分别穿过密封盖34与腔室二37连通；点火装置35位于腔室一36内部且位于套管38的出气口381附近，由钼丝或钨丝螺旋形成。

稳流装置4包括匀流腔41和匀流板42，匀流腔41与燃烧室2相连通，且匀流腔41的进口端的纵截面呈等腰梯形，进口端的口径大于出口端的口径；匀流板42设于匀流腔41的出口端，且通过支架43固定于稳流装置4的外壳上；匀流板42为空心锥形体结构，该锥形头结构的底面直径略大于匀流腔41的出口端口径，在匀流板42的周壁上均布设有多个气流孔421和多条引流槽422，气流孔421为通孔，引流槽422的开槽方向沿气流的方向设置，且引流槽422为圆弧形凹槽423。

作为优选的实施例，在匀流板42的周壁上均布设有六条气流孔421组和三条引流槽422，该三条引流槽422的顶端相通，且在相交处设有一个气流孔421，各引流槽422在平面投影面上所呈的夹角为120度。在各相邻的引流槽422之间，均布设有两条气流孔421组，每组气流孔421组包括四个气流孔421。

本实施例的套管38还包括金属材料制成的喷头382，喷头382与出气口381套接。在喷头382的头部设为倒锥形的喷嘴383

本实施例还在供气管33的进口以及压缩空气式雾化器32的空气进口分别设置带有电磁阀控制的空气泵一和空气泵二，压缩空气式雾化器32的进油端采用电磁脉冲泵送油，用于控制从供气管33进入的空气、从压缩空气式雾化器32的空气进口进入的空气以及进入压缩空气式雾化器32的柴油量。

本实施例的工作过程和原理为：整套系统是在ECU系统的控制下采集发动机转速、工况情况等综合计算出燃油量和空气量，在稳流装置4与DOC5之间设有压力传感器7，当ECU系统通过压力传感器7探测到内部压力升高到标定值时，自动开启清理功能，具体开启流程如下：

（1）ECU系统控制电磁脉冲泵工作，从回油路里将a量的液态柴油送入雾化器内部，同时控制空气泵一和空气泵二开始工作分别送入b量和c量的空气，液态柴油首先在雾化器内部与c量的空气混合形成高压雾气后喷入腔室二37内部，再与从供气管33进入的b量的空气混合，混合后经出气口381、喷嘴383喷入腔室一36内部。

（2）在得到ECU系统的信号后，点火装置35（钼丝或钨丝）开始通电发热，温度瞬间达到300℃以上，瞬间将混合气体点燃，此时的混合气体包括雾化的气态柴油、通入的空气，以及柴油机排放的尾气。计算燃油量和空气量时应综合考虑该混合气体所含的各组份量，以计算出较高燃油比的油气混合气，达到最佳温度的火焰流。

（3）火焰流从燃烧室2依次经过匀流腔41和匀流板42到达DOC5和DPF6内部。如图6，火焰流首先通过匀流腔41的进口端稍作汇聚，然后经过匀流板42时，火焰流分为三股气流，第一股直接通过气流孔421穿过，第二股沿匀流槽通过，第三股会从匀流板42与稳流装置4的外壳间隙处通过，该处由于匀流板42的底面直径略大于匀流腔41的出口端口径，第三股气流会在匀流板42与稳流装置4的外壳间弹射，防止气流直接从该间隙处通过，经过该三股气流的匀流作用，最终使得整个DOC5和DPF6温度升高达到充分燃烧沉积在DOC5和DPF6的颗粒物PM的目的。

以上实施例对本发明作出了较为详细的描述，但是这些描述并非是对本发明的限制，即本发明并不局限于上述实施例的具体结构及描述。本发明的保护范围包括那些对于本领域普通技术人员来说显而易见的变换或替代以及改型。

Claims (6)

1.一种柴油机排气后处理再生装置，包括升温装置和稳流装置，所述升温装置设于尾气排放端并与其形成燃烧室，稳流装置设于燃烧室与氧化型催化剂DOC之间且同轴设置，其特征在于：所述升温装置包括管体、压缩空气式雾化器、供气管、密封盖和点火装置，所述管体的一端与柴油机尾气排放口连通，所述密封盖将所述管体的另一端密封，使所述管体与尾气排放口形成一密闭的腔室一；在所述管体内部还设有锥形的陶瓷套管，所述套管与所述密封盖固定连接，且与密封盖间形成密闭的腔室二，所述腔室一与腔室二之间通过所述套管的出气口连通；所述压缩空气式雾化器和供气管分别穿过密封盖与所述腔室二连通；所述点火装置位于腔室一内部且位于所述套管的出气口附近；所述稳流装置包括匀流腔和匀流板，所述匀流腔与燃烧室相连通，且所述匀流腔的进口端的纵截面呈等腰梯形，进口端的口径大于出口端的口径；所述匀流板设于所述匀流腔的出口端，且通过支架固定于所述稳流装置的外壳上；所述匀流板为空心锥形体结构，该锥形头结构的底面直径略大于所述匀流腔的出口端口径，在所述匀流板的周壁上均布设有多个气流孔和多条引流槽，所述气流孔为通孔，所述引流槽的开槽方向沿气流的方向设置。

2.根据权利要求1所述的柴油机排气后处理再生装置，其特征在于：所述密封盖依次由沥青层、隔热密封圈和金属层组成，所述沥青层封装于所述管体的最外层端，所述套管与所述金属层固定连接。

3.根据权利要求1所述的柴油机排气后处理再生装置，其特征在于：所述套管还包括金属材料制成的喷头，所述喷头与所述出气口套接。

4.根据权利要求3所述的柴油机排气后处理再生装置，其特征在于：所述喷头的头部设为倒锥形的喷嘴。

5.根据权利要求1所述的柴油机排气后处理再生装置，其特征在于：所述点火装置是由钼丝或钨丝螺旋形成的点火升温棒。

6.根据权利要求1所述的柴油机排气后处理再生装置，其特征在于：所述引流槽为圆弧形凹槽。