CN115075913A - 颗粒捕集器压差管加热装置及排气系统 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种颗粒捕集器压差管加热装置及排气系统，属于车辆动力总成技术领域。颗粒捕集器的一端具有进气管和第一压差管，另一端具有出气管和第二压差管，第一压差管与进气管连通，第二压差管与出气管连通，装置包括：叶轮、发电机构和温控开关；叶轮可转动地位于进气管内，叶轮的转轴伸出进气管，并与发电机构连接；发电机构具有第一电极和第二电极，第一电极分别与第一压差管和第二压差管电连接，第二电极分别与第一压差管和第二压差管电连接；温控开关位于第一电极和第一压差管或第二压差管之间，用于控制第一电极与第一压差管和第二压差管电连通。该装置可以避免颗粒捕集器的压差管内结冰，确保车辆在低温环境下正常行驶。
Description
技术领域
本申请涉及车辆动力总成技术领域，特别涉及一种颗粒捕集器压差管加热装置及排气系统。
背景技术
为了控制发动机的颗粒物排放，目前主要是通过在车辆的排放系统中设置颗粒捕集器来实现。颗粒捕集器属于一种过滤器，可以有效地减少颗粒物的排放，它通过先捕集废气中的颗粒物，然后再对捕集的颗粒物进行氧化，可以实现再生。
然而，汽车在低温环境下行驶时，由于底盘易将大部分热量带走，因而易使得颗粒捕集器的压差管内的冷凝水迅速结冰，出现管路堵塞，引起故障报警。
发明内容
鉴于此，本申请提供一种颗粒捕集器压差管加热装置及排气系统，可以避免颗粒捕集器的压差管内结冰，确保车辆在低温环境下正常行驶。
具体而言，包括以下的技术方案：
一方面，本申请实施例提供了一种颗粒捕集器压差管加热装置，所述颗粒捕集器的一端具有进气管和第一压差管，另一端具有出气管和第二压差管，所述第一压差管与所述进气管连通，所述第二压差管与所述出气管连通，所述装置包括：叶轮、发电机构和温控开关；
所述叶轮可转动地位于所述进气管内，所述叶轮的转轴伸出所述进气管，并与所述发电机构连接；
所述发电机构具有第一电极和第二电极，所述第一电极分别与所述第一压差管和所述第二压差管电连接，所述第二电极分别与所述第一压差管和所述第二压差管电连接；
所述温控开关位于所述第一电极和所述第一压差管或所述第二压差管之间，用于控制所述第一电极与所述第一压差管和所述第二压差管电连通。
在一些实施例中，所述温控开关的闭合响应温度小于或等于0℃。
在一些实施例中，所述第一电极为正极，所述第二电极为负极。
在一些实施例中，所述第一电极为负极，所述第二电极为正极。
在一些实施例中，所述装置还包括传动件；
所述传动件位于所述叶轮的转轴与所述发电机构之间。
在一些实施例中，所述装置还包括第一导线和第二导线；
所述第一导线位于所述第一电极和所述第一压差管以及所述第一电极和所述第二压差管之间；
所述第二导线位于所述第二电极和所述第一压差管以及所述第二电极和所述第二压差管之间。
另一方面，本申请实施例提供了一种排气系统，所述系统包括：如上述一方面所述颗粒捕集器压差管加热装置、颗粒捕集器、进气管、出气管、第一压差管和第二压差管；
所述进气管和所述第一压差管位于所述颗粒捕集器的一端，且所述进气管和所述第一压差管的一端连通；
所述出气管和所述第二压差管位于所述颗粒捕集器的另一端，且所述出气管和所述第二压差管的一端连通；
所述颗粒捕集器压差管加热装置中的发电机构和温控开关位于所述颗粒捕集器的一侧。
在一些实施例中，所述系统还包括固定件；
所述第一压差管朝向所述进气管一侧延伸，并通过所述固定件固定在所述颗粒捕集器的外壁上。
在一些实施例中，所述系统还包括第一胶管和第二胶管；
所述第一胶管与所述第一压差管的另一端连接并连通，所述第二胶管与所述第二压差管的另一端连接并连通。
在一些实施例中，所述进气管的一端焊接在所述颗粒捕集器上，并与所述颗粒捕集器的内部连通，所述进气管的另一端与排气催化器连接；
所述出气管的一端焊接在颗粒捕集器上，并与所述颗粒捕集器的内部连通，所述出气管的另一端与消声器连接。
本申请实施例提供的颗粒捕集器压差管加热装置通过在进气管内设置有叶轮，使得进入进气管的废气可以驱动叶轮转动，进而叶轮带动发电机构发电；当环境温度小于或等于温控开关的闭合响应温度时，温控开关闭合，由于发电机构的第一电极分别与第一压差管和第二压差管电连接，第二电极分别与第一压差管和第二压差管电连接，因而可以使得发电机构、温控开关和第一压差管之间构成的闭合回路以及发电机构、温控开关与第二压差管之间构成的闭合回路均导通，利用经过第一压差管和第二压差管的电能为第一压差管和第二压差管加热，可以避免颗粒捕集器的压差管内结冰，确保车辆在低温环境下正常行驶。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种颗粒捕集器压差管加热装置的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的一种排气系统的结构示意图。
图中的附图标记分别表示为：
1-颗粒捕集器压差管加热装置，
101-叶轮，
1011-转轴，
102-发电机构，
1021-第一电极，
1022-第二电极，
103-温控开关，
104-传动件，
105-第一导线，
106-第二导线，
2-颗粒捕集器，
3-进气管，
4-第一压差管，
5-出气管，
6-第二压差管，
7-固定件，
8-第一胶管，
9-第二胶管，
10-排气催化器，
11-消声器。
通过上述附图，已示出本申请明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本申请构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本申请的概念。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。
除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”、“第三”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则所述相对位置关系也可能相应地改变。
随着汽油发动机技术的飞速发展，汽车尾气排放也成为城市空气污染的重要来源。汽油机的颗粒物排放是汽车排放物中需要控制的污染物之一，尤其对于缸内直喷式汽油机(GDI)，其循环颗粒物排放量是进气道喷射汽油机(PFI)的十倍。就颗粒物控制而言，目前国家的标准是将颗粒物质量浓度排放限值降低33％，同时增加实际道路试验循环测试(Real Driving Emission，RDE)，因此颗粒物排放控制之路任重道远。
为了有效降低颗粒物排放，市场上出现了高轨压、改良的多孔喷油器等诸多技术，但上述技术主要通过改善原始排放的方式来降低颗粒物质量，其效果视发动机基础、匹配水平而异。而汽油机颗粒捕集器(Gasoline Particle Filter，GPF，下文中简称为“颗粒捕集器”)是从排放后处理的角度来降低颗粒物排放的技术，其过滤效率高达90％，同时也能有效控制颗粒物数目。根据目前的市场调查数据统计可知，PFI和GDI型发动机均对颗粒捕集器存在不同程度的配置需求，考虑到未来排放要求会不断地加码，可以预知颗粒捕集器将成为大多数汽油车排放控制技术的主流方案，并具有广阔的市场应用前景。
颗粒捕集器，是由具有一定孔密度的蜂窝状陶瓷组成的结构，其排气通过交替封堵蜂窝状多孔陶瓷过滤体，排气气流被迫从孔道壁面通过，颗粒物分别经过扩散、拦截、重力和惯性这四种方式被捕集过滤，当颗粒物累积到一定程度时，会触发颗粒捕集器再生，将捕集的碳颗粒与氧气发生氧化反应消耗掉，这样就完成了颗粒捕集器工作的一个完整循环。
目前，针对颗粒捕集器的监测要求，主要是及时有效地检测出颗粒捕集器的性能下降故障，避免故障带来的恶劣的环境影响，降低在用车整体的排放水平。检测诊断颗粒捕集器可以为颗粒捕集器的颗粒再生控制提供再生需求等信号支撑，而且为实现颗粒捕集器堵塞等客户化诊断需求提供了可能。
根据颗粒捕集器的布置方式，本申请中颗粒捕集器采用的检测方法为压差法。具体地，颗粒捕集器会对通过的排气产生“阻碍”作用，其阻碍作用主要包括：过滤体壁面和覆盖其上的颗粒的流动阻力，进出口通道的沿程阻力以及排气流入流出时由于截面变化引起的压缩/膨胀阻力，这种“阻碍”作用的宏观变现就是压降，即上下游会有一定的压力差值。不同状态下的颗粒捕集器，其压降表现也不同，当颗粒捕集器载体发生性能下降，甚至损坏、移除时，排气流经颗粒捕集器时的压降就会发生相应变化。
目前，存在部分车型上市后经过一个冬季，售后收到客户的反馈，出现颗粒捕集器的报警提示，分析显示结果与压差管路相关，进一步分析问题原因发现，正是由于车辆管路在低温环境下行驶时，由于底盘易将大部分热量带走，从而导致压差管内的冷凝水迅速结冰，出现管路堵塞，引起故障报警。
为了解决现有技术中断路器存在的散热的问题，本申请实施例提供了一种颗粒捕集器压差管加热装置，可以避免颗粒捕集器的压差管内结冰，确保车辆在低温环境下正常行驶。
图1为本申请实施例提供的一种颗粒捕集器压差管加热装置的结构示意图。由于该装置需要与颗粒捕集器2配合使用，因此需要对颗粒捕集器2的连接情况进行描述说明。在本申请中，参见图1，颗粒捕集器2的一端具有进气管3和第一压差管4，另一端具有出气管5和第二压差管6，第一压差管4与进气管3连通，第二压差管6与出气管5连通，使得进入进气管3的废气可以通过进气管3进入到颗粒捕集器2中，同时存在部分废气可以进入到第一压差管4中；颗粒捕集器2处理后的气体可以在流出颗粒捕集器2之后，从出气管5排出，同时存在部分处理后的气体可以进入到第二压差管6中。
可以理解的是，第一压差管4和第二压差管6均为金属管体。
继续参见图1，该颗粒捕集器压差管加热装置1包括：叶轮101、发电机构102和温控开关103。
其中，叶轮101可转动地位于进气管3内，叶轮101的转轴1011伸出进气管3，并与发电机构102连接，使得进入进气管3的废气可以驱动叶轮101转动，进而叶轮101带动发电机构102发电。
发电机构102具有第一电极1021和第二电极1022，第一电极1021分别与第一压差管4和第二压差管6电连接，第二电极分别与第一压差管4和第二压差管6电连接，使得发电机构102、温控开关103和第一压差管4之间构成闭合回路，发电机构102、温控开关103与第二压差管6之间构成闭合回路。
温控开关103位于第一电极1021和第一压差管4或第二压差管6之间，用于控制第一电极1021与第一压差管4和第二压差管6电连通。
因此，本申请实施例提供的颗粒捕集器压差管加热装置在使用时，通过在进气管3内设置有叶轮101，使得进入进气管3的废气可以驱动叶轮101转动，进而叶轮101带动发电机构102发电；当环境温度小于或等于温控开关103的闭合响应温度时，温控开关103闭合，由于发电机构102的第一电极1021分别与第一压差管4和第二压差管6电连接，第二电极1022分别与第一压差管4和第二压差管6电连接，因而可以使得发电机构102、温控开关103和第一压差管4之间构成的闭合回路以及发电机构102、温控开关103与第二压差管6之间构成的闭合回路均导通，利用经过第一压差管4和第二压差管6的电能为第一压差管4和第二压差管6加热，可以避免颗粒捕集器2的压差管内结冰，确保车辆在低温环境下正常行驶。
下面对本申请实施例提供的颗粒捕集器压差管加热装置1的结构进行进一步地描述说明：
对于叶轮101而言，其为本申请实施例提供的颗粒捕集器压差管加热装置1的初始动力部件，用于产生机械能。
在本申请实施例中，叶轮101可转动地位于颗粒捕集器2的进气侧的进气管3内。当进入进气管3的废气快速经过叶轮101时，可以驱动叶轮101转动，进而带动叶轮101的转轴1011转动。
在一些实施例中，叶轮101包括本体和转轴1011，本体中部具有通孔，转轴1011适于贯穿通孔，并与本体固定连接，因而可以在本体转动时随本体一同转动。
在一些实施例中，叶轮101具有多个叶片，多个叶片可以均布在本体上。举例来说，叶轮101可以具有三个叶片，三个叶片等间隔地设置在本体上。
在一些实施例中，叶片的形状可以为平板叶片、圆弧窄叶片、圆弧叶片、机翼型叶片、平板曲线后向叶片等。
在一些实施例中，叶轮的材质为不锈钢或者非金属材料。当叶轮的材质为非金属材料时，其可以由酚醛树脂或者塑料制备而成。
对于发电机构102而言，其为本申请实施例提供的颗粒捕集器压差管加热装置1的发电部件，其可以将叶轮101提供的机械能转化为电能，并将电能存储起来，并后续用于供给电路产热。
在一些实施例中，发电机构102包括定子、转子、端盖及轴承。其中，通过轴承和端盖将定子和转子连接，使得转子能够在定子中旋转，做切割磁力线的运动，从而产生感应电势，得到电能。
在一些实施例中，参见图1，装置1还包括传动件104，其中，传动件104位于叶轮101的转轴1011与发电机构102之间。
如此设置，使得叶轮101的转轴1011与发电机构102之间可以通过传动件104传动连接。
在一些实施例中，传动件104可以为传动轴或机械齿轮。
在一些实施例中，在叶轮101的转轴1011和发电机构102之间可以包括至少一个传动件104。
参见图1，在叶轮101的转轴1011和发电机构102之间可以设置有两个传动件104，其中一个传动件104靠近叶轮101的转轴1011，另一个传动件104靠近发电机构102。
发电机构102具有第一电极1021和第二电极1022，当第一电极1021和第二电极1022均接在回路中时，可以使得回路中产生电流。
在一些实施例中，参见图1，第一电极1021可以为正极，第二电极1022可以为负极。
在另一些实施例中，第一电极1021可以为负极，第二电极1022可以为正极。
对于温控开关103而言，其用于控制由发电机构102、温控开关103和第一压差管4之间构成的闭合回路和由发电机构102、温控开关103与第二压差管6之间构成的闭合回路的导通或者断开。
可以理解的是，当由发电机构102、温控开关103和第一压差管4之间构成的闭合回路和由发电机构102、温控开关103与第二压差管6之间构成的闭合回路均处于导通状态时，因而可以有电流通过金属材质的第一压差管4和第二压差管6，使得第一压差管4和第二压差管6产热，进而使得位于其内的冷凝水不会结冰而固结在其内壁上，有效避免了压差管内可能出现的管路堵塞问题，确保了车辆在低温环境下的正常行驶。
在一些实施例中，温控开关103内具有温度传感器和控制电路，可以通过对环境温度进自动地采样，来控制开关的闭合或开启。该控制电路内设置有闭合响应温度，也就是说，当温度传感器检测到环境温度等于或低于闭合响应温度时，控制电路控制温控开关103闭合；当温度传感器检测到环境温度高于闭合相应温度时，控制电路控制温控开关103开启。
在一些实施例中，温控开关103的闭合响应温度小于或等于0℃。可以理解的是，当环境温度等于或低于0℃时，温控开关103处于闭合状态，发电机构102、温控开关103和第一压差管4之间构成的闭合回路以及发电机构102、温控开关103与第二压差管6之间构成的闭合回路均导通；当环境温度高于0℃时，温控开关103处于开启状态，发电机构102、温控开关103和第一压差管4之间构成的闭合回路以及发电机构102、温控开关103与第二压差管6之间构成的闭合回路均处于断路状态。
在一些实施例中，参见图1，本申请实施例提供的颗粒捕集器压差管加热装置1还包括第一导线105和第二导线106。
其中，第一导线105位于第一电极1021和第一压差管4以及第一电极1021和第二压差管6之间；第二导线106位于第二电极1022和第一压差管4以及第二电极1022和第二压差管6之间。
如此设置，使得第一导线105和第二导线106可以作为电连接线，将第一电极1021与第一压差管4和第二压差管6以及第二电极1022与第一压差管4和第二压差管6连接起来。
在一些实施例中，第一导线105和第二导线106可以均为铜线。
参见图1，当本申请实施例提供的颗粒捕集器压差管加热装置1组装完成之后，发电机构102和温控开关103可以位于颗粒捕集器2的一侧。
本申请实施例还体用了一种排气系统，其结构示意图如图2所示。
参见图2，该系统包括如上述实施例所涉及的颗粒捕集器压差管加热装置1、颗粒捕集器2、进气管3、出气管5、第一压差管4和第二压差管6。
其中，进气管3和第一压差管4位于颗粒捕集器2的一端，且进气管3和第一压差管4的一端连通，使得进入进气管3的废气不仅可以进入到颗粒捕集器2中，还可以进入到第一压差管4中。
出气管5和第二压差管6位于颗粒捕集器2的另一端，且出气管5和第二压差管6的一端连通，使得从颗粒捕集器2中处理后的气体不仅可以从出气管5排出，还可以进入到第二压差管6中。
颗粒捕集器压差管加热装置1中的发电机构102和温控开关103位于颗粒捕集器2的一侧，叶轮101位于进气管3内。
通过采用了本申请实施例所涉及的颗粒捕集器压差管加热装置1，可以避免颗粒捕集器2的压差管内结冰，确保车辆在低温环境下可以正常行驶。
在一些实施例中，第一压差管4和第二压差管6均为金属管体，以确保由发电机构102、温控开关103和第一压差管4之间构成的闭合回路和由发电机构102、温控开关103与第二压差管6之间构成的闭合回路的电导通。
在一些实施例中，参见图2，本申请实施例提供的排气系统还包括固定件7。
其中，第一压差管4朝向进气管3一侧延伸，并通过固定件7固定在颗粒捕集器2的外壁上，使得第一压差管4可以利用固定件7固定在颗粒捕集器2的一侧。
在一些实施例中，参见图2，本申请实施例提供的排气系统还包括第一胶管8和第二胶管9。
其中，第一胶管8与第一压差管4的另一端连接并连通，第二胶管9与第二压差管6的另一端连接并连通。
在一些实施例中，参见图2，进气管3的一端焊接在颗粒捕集器2上，并与颗粒捕集器2的内部连通，进气管3的另一端与排气催化器10连接；出气管5的一端焊接在颗粒捕集器2上，并与颗粒捕集器2的内部连通，出气管5的另一端与消声器11连接。
也就是说，颗粒捕集器2位于排气催化器10和消声器11之间，用于过滤车辆产生的废气中的颗粒物。
以上仅为本申请的可选实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种颗粒捕集器压差管加热装置(1)，其特征在于，所述颗粒捕集器(2)的一端具有进气管(3)和第一压差管(4)，另一端具有出气管(5)和第二压差管(6)，所述第一压差管(4)与所述进气管(3)连通，所述第二压差管(6)与所述出气管(5)连通，所述装置(1)包括：叶轮(101)、发电机构(102)和温控开关(103)；
所述叶轮(101)可转动地位于所述进气管(3)内，所述叶轮(101)的转轴(1011)伸出所述进气管(3)，并与所述发电机构(102)连接；
所述发电机构(102)具有第一电极(1021)和第二电极(1022)，所述第一电极(1021)分别与所述第一压差管(4)和所述第二压差管(6)电连接，所述第二电极分别与所述第一压差管(4)和所述第二压差管(6)电连接；
所述温控开关(103)位于所述第一电极(1021)和所述第一压差管(4)或所述第二压差管(6)之间，用于控制所述第一电极(1021)与所述第一压差管(4)和所述第二压差管(6)电连通。
2.根据权利要求1所述的颗粒捕集器压差管加热装置(1)，其特征在于，所述温控开关(103)的闭合响应温度小于或等于0℃。
3.根据权利要求1所述的颗粒捕集器压差管加热装置(1)，其特征在于，所述第一电极(1021)为正极，所述第二电极(1022)为负极。
4.根据权利要求1所述的颗粒捕集器压差管加热装置(1)，其特征在于，所述第一电极(1021)为负极，所述第二电极(1022)为正极。
5.根据权利要求1所述的颗粒捕集器压差管加热装置(1)，其特征在于，所述装置(1)还包括传动件(104)；
所述传动件(104)位于所述叶轮(101)的转轴(1011)与所述发电机构(102)之间。
6.根据权利要求1所述的颗粒捕集器压差管加热装置(1)，其特征在于，所述装置(1)还包括第一导线(105)和第二导线(106)；
所述第一导线(105)位于所述第一电极(1021)和所述第一压差管(4)以及所述第一电极(1021)和所述第二压差管(6)之间；
所述第二导线(106)位于所述第二电极(1022)和所述第一压差管(4)以及所述第二电极(1022)和所述第二压差管(6)之间。
7.一种排气系统，其特征在于，所述系统包括：如权利要求1-6任一项所述颗粒捕集器压差管加热装置(1)、颗粒捕集器(2)、进气管(3)、出气管(5)、第一压差管(4)和第二压差管(6)；
所述进气管(3)和所述第一压差管(4)位于所述颗粒捕集器(2)的一端，且所述进气管(3)和所述第一压差管(4)的一端连通；
所述出气管(5)和所述第二压差管(6)位于所述颗粒捕集器(2)的另一端，且所述出气管(5)和所述第二压差管(6)的一端连通；
所述颗粒捕集器压差管加热装置(1)中的发电机构(102)和温控开关(103)位于所述颗粒捕集器(2)的一侧。
8.根据权利要求7所述的排气系统，其特征在于，所述系统还包括固定件(7)；
所述第一压差管(4)朝向所述进气管(3)一侧延伸，并通过所述固定件(7)固定在所述颗粒捕集器(2)的外壁上。
9.根据权利要求7所述的排气系统，其特征在于，所述系统还包括第一胶管(8)和第二胶管(9)；
所述第一胶管(8)与所述第一压差管(4)的另一端连接并连通，所述第二胶管(9)与所述第二压差管(6)的另一端连接并连通。
10.根据权利要求7所述的排气系统，其特征在于，所述进气管(3)的一端焊接在所述颗粒捕集器(2)上，并与所述颗粒捕集器(2)的内部连通，所述进气管(3)的另一端与排气催化器(10)连接；
所述出气管(5)的一端焊接在颗粒捕集器(2)上，并与所述颗粒捕集器(2)的内部连通，所述出气管(5)的另一端与消声器(11)连接。
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| CN202210772605.7A CN115075913A (zh) | 2022-06-30 | 2022-06-30 | 颗粒捕集器压差管加热装置及排气系统 |
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