CN1195151C - 一种柴油发动机碳烟污染净化装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柴油发动机碳烟污染净化装置。其有一由反吹室、过滤器、扩张室以及消声室组成的主体及程序控制器，该主体内插入一排气管，反吹室通过一常闭电磁阀与高压充气装置连接，且排气出口处有一常开排气阀，在消声室后端有一常闭合扫气阀，消声室的底部有一碳烟收集管与碳烟燃烧器总成连接；背压信号及的碳烟微粒重量信号反馈至程序控制器，当背压达到定值时，程序控制器同步控制电磁阀打开、排气阀关闭、扫气阀打开；当碳烟微粒达到定重时，程序控制器启动碳烟燃烧室。该净化装置能对柴油发动机尾气中的碳烟微粒进行有效的过滤的，过滤器的再生简捷可行，所拦截的碳烟微粒燃烧净化处理，避免了二次污染。

Description

一种柴油发动机碳烟污染净化装置

技术领域

本发明涉及一种柴油发动机碳烟污染净化装置。

背景技术

以柴油为燃料的内燃发动机为动力的汽车、轮船、发电机组及各种机械等设备，因最终达到环境保护规定的排放标准，为此，对产生的碳烟微粒必须净化处理。

在柴油品质含硫每升2000ppm的水平，柴油机机况正常运行，能有效对柴油内燃机排放的碳烟微粒污染物净化处理，自由加速工况：在用汽车柴油机达到1RB(波许)以下，新生产车柴油机达到0.5RB(波许)以下，达到国家规定的排放标准。

现对于碳烟微粒的净化，普遍采用过滤器对柴油发动机的尾气进行处理以达到国家规定的排放标准。使过滤器清洁，保持良好的透气率，重新投入对碳烟及其它固态物质的拦截—分隔—过滤功能。这个过程就是过滤器再生，是所有净化装置的关键技术。目前，国内和国外，科研论文资料上对过滤器再生有不少的设想和描述，但是实用性的成为“产品”的技术在我们国内根本没有，在国外(美国、加拿大、日本等国)也没有可供使用的应用技术产品，美国、加拿大、日本、阿根廷等国对柴油碳烟净化处理的过滤性的技术产品，基本上是采用催化再生技术。其原理和产品是汽油发动机“三元催化器”同出一道。对汽车工业和石油工业先进的国家是可行的，采用催化过滤技术的先决条件：1)柴油机必须是蜗轮增压；2)柴油油品含硫每升不能大于50ppm的浓度。在此苛刻的条件下催化再生技术才能正常工作，否则无效。所以进入我国市场的柴油机净化技术产品，均不能见效，因我国柴油机工业远未达到欧洲I号排放标准。另外一个主要原因，我国的柴油品质在即将颁布的优质柴油标准，含硫是每升700ppm，是欧洲50ppm的14倍，现在市场供应的柴油含硫量每升均在2000ppm以上。这样条件对催化剂再生技术只能是无能为力。

在过滤器再生过程中，分离开过滤体的碳烟微粒和其它固态物质，必须迅速处理，目前处理方法主要是两种方式：

(A)将捕集到的碳烟微粒及固态物质，定时卸下捕捉器，用水冲刷清洗，(目前香港采用的柴油碳烟捕捉器)此种方式会造成清洗水含碳烟微粒产生的二次水污染，不能根本解决污染。

(B)将捕捉的碳烟微粒和固态物质，用火焰导烧除，此技术研究的方案有：微波燃烧方法，液化气喷射燃烧和电加热燃烧。以上的燃烧处理技术方式，还是在实验室研究阶段，尚未能达到产业化进入实际应用在产品的阶段。

发明内容

本发明提供一种柴油发动机碳烟污染净化装置，采用该净化装置能对柴油发动机尾气中的碳烟微粒进行有效的过滤的，且过滤器的再生简捷可行，其所拦截的碳烟微粒燃烧净化处理，避免了二次污染。

本发明所述的柴油发动机碳烟污染净化装置，有程序控制器以及一由反吹室、过滤器、扩张室以及消声室顺序串连连接而成的净化装置主体，一用于导入柴油发动机尾气的排气管插入该净化装置主体内直至其扩张室，其特征在于：反吹室通过一常闭电磁阀与高压充气装置连接，且其排气出口处有一常开排气阀，在消声室后端有一常闭合扫气阀，消声室的底部有一碳烟收集管与碳烟燃烧器总成连接；过滤器的背压信号及碳烟燃烧器总成的碳烟微粒重量信号反馈至程序控制器，当背压达到定值时，程序控制器同步控制电磁阀打开、排气阀关闭、扫气阀打开0.0003-0.0006秒；当碳烟微粒达到相当重量时，程序控制器发出指令启动碳烟燃烧室，点燃碳烟微粒。

柴油发动机及车辆工作时，向机外排放出大量含有致癌物质的碳烟微粒废气，污染大气环境，影响视觉和卫生，这股对人和生态环境毒害的废气，通过本装置处理净化后，有害的碳烟微粒物质，削减70％以上，使柴油机车废气排放达到相当于欧洲I号(在用车)的排放标准。

附图说明

图1为本发明所述的净化装置的结构示意图；

图2为本发明所述的净化装置的扩张室的结构示意图；

图3为本发明所述的净化装置的反吹室及过滤器的结构示意图；

图4为本发明所述的净化装置的碳烟燃烧器总成的结构示意图；

图5为本发明所述的净化装置的程序控制器的电路图；

图6为本发明所述的净化装置的工作流程图。

具体实施方式

如图1所示，所述的柴油发动机碳烟污染净化装置，有一由顺序连接的反吹室5、过滤器3、扩张室2以及消声室6组成的净化装置主体，该净化装置主体内插入一用于导入柴油发动机尾气的排气管1，排气管1的出口正对着过滤器3。反吹室5通过一常闭的反吹高压气电磁阀14与高压储气灌9连接，储气罐9与电动气泵10连接，在反吹室5的排气出口处有一常开的排气碟阀12，在消声室6后端有一常闭合扫气阀15，消声室的底部有一碳烟收集管7与碳烟燃烧器总成8连接。

如图2所示，为扩张室的结构示意图，其中扩张室2与消声室6之间用微孔隔声板21分隔，扫气阀15固定在消声室6末端的后挡板25，排气管1穿透后挡板插入净化装置主体内。在消声室内依次固定有一导流板22，止回导板23，以及固定在消声室6的后挡板上的滤网24，在滤网24与止回导板23之间固定排微粒接管。

如图3所示，为反吹室及过滤器的结构示意图，其中31为排气蝶阀气泵，32为反吹阀接头，33为膨胀垫，34为反吹器外壳，35为过滤止推圈，36为陶瓷壁流式滤心，37为过滤器外壳。

如图4所示，为碳烟燃烧器总成的结构示意图，碳烟燃烧器总成有一倒锥形的碳烟器体44，其上方端口遮盖有一封顶钢网41，该封顶钢网41用钢网紧固环43固定在碳烟器体44的上方端口上；在封顶钢网41下方还遮盖有锥形钢网42，其用锥形钢网紧固环45固定在碳烟器体44上；与碳烟收集管7连接的碳烟收集头从锥形钢网42下方接入碳烟器体44；在碳烟器体的底部有一燃烧室47，二次进气管52从底部插入燃烧室，燃烧室以陶瓷管50做内壁，其内固定有一燃烧器48，燃烧器48通过接线柱49接电源，接线柱49位于燃烧室47内的部分包裹耐高温的瓷管51。

如图5为本发明程序控制器的电路逻辑图。上述过滤器的背压信号及碳烟燃烧器总成的碳烟微粒重量信号反馈至程序控制器的信息数据收集电路，当背压达到定值时，程序控制器执行电路A发出指令，同步控制电磁阀打开、排气阀关闭、扫气阀打开0.0003-0.0006秒；当碳烟微粒达到相当重量时，运算与输出电路向执行电路B输入信号，由执行电路B发出指令启动碳烟燃烧室，点燃碳烟微粒。

本净化装置实施对柴油碳烟微粒净化处理的工作原理如下：

1、碳烟过滤与排放：

柴油发动机作功时，排放的废气，进入本装置的排气管1向过滤器2强压喷射，这股含有碳烟微粒和其它固态物质的气流通过过滤器的陶瓷壁流式过滤体，将气体和不可通过壁体高密度的网膜的物质，拦截分隔，经过滤后(干净)的气体，经过反吹室5和排气蝶阀(此时蝶阀打开)向机外排出经净化处理后的废气。完成了内燃机的排放工况。即时也完成了碳烟微粒拦截—捕捉—过滤的工作过程。发动机又进入新的工作循环。

2、过滤器再生

使过滤器清洁，保持良好的透气率。重新投入对碳烟及其它固态物质的拦截—分隔—过滤功能。这个过程就是过滤器再生。是本装置的关键技术。本项技术突破了过滤器再生的难题，设计使用以高压的气流，以脉动的方式，与发动机排气相反的方向(逆向)迅时向过滤器冲击喷射，使被拦截在过滤器载体的碳烟微粒、抖震、随强压气流分离开过滤体，达到清洗过滤体，使之再生重新进入工作的良好状态。碳烟微粒在过滤器积聚到一定程度时，将会使过滤体堵塞，柴油机因排不出废气，而产生气阻，因此就会熄火停机。本装置的工作原理是在碳烟微粒积聚在过滤器内，便会产生了背压，在达到背压定值时，信息传达到程序控制器13随即发出清洗再生信号，将常开的排气蝶阀12迅即关闭，平项扫气阀15同步打开，反吹高压电阀14同步打开，将储气罐9的高压气进入反吹室5高压气流与排气管1的排气方向相反，喷压在过滤器3，使积聚在过滤器各通道内的碳烟微粒在震抖和强压气流下，分离开过滤体达到清洗，再生过滤器的目的，使过滤器进入新工作循环，整个再生过程，仅在0.0003——0.0006秒内完成，才能适应发动机工作循环。

3、碳烟的二次收集与燃烧

本项技术创新点的关键技术，就是设计了二次收集碳烟装置、分离净化器主体后再进行处理污染物的技术，并附之实现，成为实际可应用的技术。

二次收集和燃烧实施的工作原理：利用过滤器再生时的强压气流，将附着在过滤载体的碳烟微粒和固态物质分离后，随着这股带着碳烟微粒的气流压输入进到扩张室2再经过消声室6的导流板和止回板在后端的半圆形滤网膜的大气压差条件下在流体力学的作用下，沿着碳烟微粒收集管7离开本碳烟净化装置主体，汇入碳烟燃烧器总成8，当碳烟微粒和固态物质达到相当量的时候，程序控制器13发出指令，启动碳烟燃烧器的燃烧室。燃烧器随即急剧加热，点燃碳烟微粒，此时二次进气管输入助燃空气，使捕捉到的碳烟微粒和固态物质，燃烧完全。实现了本项技术装置柴油机车碳烟微粒处理净化最终目的。

本装置智能化实施：

整个工作过程，由本装置设计的程序控制器发出测试信息——运算输处——执行信号，按各部件机构职能顺序行动来实施，程序控制器是依据排气背压信号，碳烟微粒载量信号及计时信号。按设计的指令参数执行，完成智能管理的目的。

Claims (3)

1、一种柴油发动机碳烟污染净化装置，有程序控制器以及一由反吹室(5)、过滤器(3)、扩张室(2)以及消声室(6)顺序串连连接而成的净化装置主体，一用于导入柴油发动机尾气的排气管(1)插入该净化装置主体内直至其扩张室(2)，其特征在于：反吹室(5)通过一常闭电磁阀(14)与高压充气装置(9)连接，且其排气出口处有一常开排气阀(12)，在消声室后端有一常闭合扫气阀(15)，消声室的底部有一碳烟收集管(7)与碳烟燃烧器总成(8)连接；过滤器的背压信号及碳烟燃烧器总成的碳烟微粒重量信号反馈至程序控制器，当背压达到定值时，程序控制器同步控制电磁阀(14)打开、排气阀(12)关闭、扫气阀(15)打开0.0003-0.0006秒；当碳烟微粒达到相当重量时，程序控制器发出指令启动碳烟燃烧室，点燃碳烟微粒。

2、按权利要求1所述的一种柴油发动机碳烟污染净化装置，其特征在于：所述的扩张室(2)与消声室(6)之间用微孔隔声板(21)分隔，且在消声室内依次固定有一导流板(22)，止回导板(23)，以及固定在消声室(6)的后挡板上的滤网(24)，在滤网(24)与止回导板(23)之间固定排微粒接管(7)。

3、按权利要求1所述的一种柴油发动机碳烟污染净化装置，其特征在于：所述的碳烟燃烧器总成有一倒锥形的碳烟器体(44)，其上方端口遮盖有一封顶钢网(41)，在封顶钢网(41)下方还遮盖有锥形钢网(42)，与碳烟收集管(7)连接的碳烟收集头从锥形钢网(42)下方接入碳烟器体(44)；在碳烟器体的底部有一燃烧室(47)，二次进气管(52)从底部插入燃烧室，其内固定有一燃烧器(48)。

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