CN201206487Y - 一种增压柴油机排气加热装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型属于柴油机尾气微粒污染控制技术领域，进一步涉及一种柴油机排气加热装置。该加热装置包括：一安装于增压柴油机增压器后的进气取气装置、一安装在增压柴油机排气加热装置中燃烧器上的燃油供给装置、一安装于燃烧器上的燃油蒸发器、一燃烧器、一安装于燃烧器中的火焰监测器、一安装于燃烧器出口处的温度传感器、分别安装在进气取气装置和增压柴油机排气管出口处的两只压力传感器，一燃烧器外侧发动机排气夹层。该装置在发动机绝大部分工况下，可使排气温度提高至500摄氏度以上，满足发动机微粒捕集器再生要求。

Description

一种增压柴油机排气加热装置
技术领域
本实用新型属于柴油机尾气微粒污染控制技术领域，进一步涉及一种柴油机排气加热装置。
背景技术
氮氧化物和微粒是柴油机尾气排放中的主要污染物。近年来随着排放法规的日益严格，通过后处理方式降低两种污染物排放的技术引起了广泛关注。对微粒处理主要难点在于捕集器的再生。
热再生是较普遍采用的一种再生方式。通过加热提高排气温度或直接选择性加热微粒将沉积在捕集器内的微粒燃烧，恢复捕集器性能。现在排气加热的方式主要有电加热、微波加热和喷油助燃等。
现阶段汽车用加热器主要用于空调加热器，进气预热等方面。燃油加热器技术是一种成熟技术，但用于排气加热方面还存在如下技术问题：
(1)加热能力调节范围有限。一般只有两级到三级加热能力，不适用于温度不断变化排气环境。喷油量与空气量控制需要各种阀件与传感器，在排气高温环境中无法正常工作
(2)燃油供给一般采用离心式雾化结构的低压供给系统。雾化质量差。助燃空气一般采用离心式风机，进气压力低。有背压的排气环境中供气效率差。
(3)排气中氧含量低，而二氧化碳含量高。燃油在这种环境中燃烧效果差，不易控制。
本实用新型涉及的排气加热装置是通过燃油蒸发器与从增压柴油机进气系统取气装置将流量可调的燃油和空气混合点火燃烧将排气温度提高到微粒起燃温度。使沉积在微粒捕集器内微粒燃烧，达到捕集器再生的目的。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种在柴油机运行过程中可靠且能有效燃烧微粒从而使捕集器可靠再生的装置。
本实用新型一种增压柴油机排气加热装置，其特征在于，其中包括：一安装于增压柴油机增压器后的进气取气装置、一安装在增压柴油机排气加热装置中燃烧器上的燃油供给装置、一安装于燃烧器上的燃油蒸发器、一燃烧器、一安装于燃烧器中的火焰监测器、一安装于燃烧器出口处的温度传感器、分别安装在进气取气装置和增压柴油机排气管出口处的两只压力传感器，一燃烧器外侧发动机排气夹层。
一燃油供给装置，该装置包括调速电机、燃油泵，供油量由电控单元通过调整燃油泵驱动电机转速加以调节。
一燃油蒸发器，该装置包括进油口、电热塞、金属蒸发丝网，燃油经进油口流入丝网，丝网经电热塞加热使燃油由液态变为气态。
一燃烧器，该装置包括进气紊流管、燃烧室，空气经进气紊流管与由燃油蒸发器蒸发的燃油迅速混合，经电热塞点燃实现着火燃烧。
一火焰监测器，监测燃烧器着火是否成功。
一温度传感器和两只传感器压力，温度传感器用来对燃烧器加热能力进行闭环控制；压力传感器用来测量燃烧器空气入口压力和排气系统压力，当发动机提供空气压力低于排气系统压力时，燃烧器停止工作。
一燃烧器外侧发动机排气夹层，柴油机排气经燃烧器外夹层与燃烧器换热后再与经燃烧器加热的燃气进行混合。
本实用新型通过燃油蒸发器与从增压柴油机进气系统取气装置将流量可调的燃油和空气混合点火燃烧将排气温度提高到微粒起燃温度，从而使沉积在微粒捕集器内微粒燃烧，达到捕集器再生的目的。
附图说明
图1为本实用新型系统结构示意图；
图2为本实用新型燃烧器结构示意图，其中A为空气流动方向，B为燃油流动方向，C为发动机排气流入方向，D为发动机排气流出方向；
图3为本实用新型在发动机运行过程中排气加热效果图，其中，横坐标为发动机转速，左侧纵坐标为加热器出口处温度，右侧纵坐标为加热器工作前和工作后加热器出口温度增加值，
Figure Y200820074263D00051
表示发动机排气温度，
Figure Y200820074263D00052
表示燃烧器工作时出口温度，
Figure Y200820074263D00053
表示加热器工作前和工作后加热器出口温度增加。
具体实施方式
请参阅图1和图2所示，本实用新型一种增压柴油机排气加热装置，其中包括：
一增压柴油机进气取气装置，该装置包括取气管16、空气流量计5、空气流量控制阀3、步进电机4，由电控单元根据发动机工况和对燃烧器加热能力的需求，控制燃烧器从发动机进气系统的空气取气量；
一燃油供给装置，该装置包括调速电机11、燃油泵13，供油量由电控单元6通过调整燃油泵驱动电机11的转速加以调节；
一燃油蒸发器12，该装置包括进油口17、电热塞18、金属蒸发丝网19，燃油经进油口17流入丝网19，丝网经电热塞18加热使燃油由液态变为气态；
一燃烧器10，该装置包括进气紊流管22、燃烧室21，空气经进气紊流管22与由燃油蒸发器12蒸发的燃油迅速混合，经电热塞18点燃实现着火燃烧；
一火焰监测器7，监测燃烧器着火是否成功；
一温度传感器和两只压力传感器，温度传感器8用来对燃烧器10加热能力进行闭环控制；压力传感器2、9分别用来测量燃烧器空气入口压力和排气系统压力，当发动机提供空气压力低于排气系统压力时，燃烧器10停止工作；
一燃烧器外侧发动机排气夹层20，柴油机排气经燃烧器外夹层20与燃烧器10换热后再与经燃烧器10加热的燃气进行混合，实现排气加热。
本实用新型的工作过程为：
燃烧器10的空气取自增压柴油机15的增压器1的出气口，空气的流量由串联进气管路上的空气流量计5进行实时测量，电控单元6根据空气流量计5输入的流量信号，通过控制步进电机4，改变空气流量控制阀3的开度，从而调节通往燃烧器10进气口16的空气量；
燃烧器10的燃油，由油泵13将柴油从柴油机油箱14中吸出，供油量由电控单元6控制调速电机11的转速加以调节；
燃烧器燃油经进油口17，进入燃油蒸发器12，蒸发器内置的电热塞18，将金属蒸发丝网19加热，燃油流入被加热的丝网19后迅速由液态变为气态；空气由燃烧器进气口16进入紊流管22，与蒸发的燃油混合并由电热塞18点燃，实现着火；
火焰监测器7用来监测点火是否成功，点火成功后，由电控单元6根据发动机15的工况和对燃烧器10加热能力的需求，控制燃烧器10加热能力；如果点火失败，电控单元6控制油泵13停止供油，3分钟后进行第二次点火，如果连续三次点火失败，电控单元6输出故障信息；
燃烧器10的工作过程由电控单元6进行闭环控制，电控单元6根据排气压力传感器9信号确定发动机排气微粒捕集器是否需要加热再生，当排气压力达到允许的临界值时，电控单元6检测发动机15的转速、油门开度和燃烧器进气压力传感器2传入的进气压力信号，当进气压力大于排气压力时，电控单元6控制电热塞18进行加热，1分钟后，电控单元6控制步进电机4，使空气流量控制阀3开启至燃烧器10着火允许进气量，由空气流量计5将此时空气流量信号传入电控单元6，电控单元6控制调速电机11的转速，由油泵13提供给蒸发器12适合于着火所需的燃油，经燃油蒸发器12将燃油蒸发并与经进气紊流管22进入的空气进行混合并由电热塞18将其点燃，之后，电控单元6逐渐控制步进电机4使空气流量控制阀3逐渐开启，同时控制调速电机11增加转速，按比例逐步增加油泵13的供油量，发动机15排出的废气进入燃烧器10的进气口，经燃烧器10外侧排气夹层与燃烧器出口处高温燃气混合，温度传感器8检测发动机排气被加热后的温度，电控单元6根据温度检测值与目标值进行燃烧器10工作过程闭环控制，随温度达到目标值，捕集器内微粒燃烧，发动机15排气阻力迅速减少，当排气压力回复到初始状态时，燃烧器停止工作。
图3为在北京福田2.8升增压柴油机采用本实用新型增压柴油机排气加热装置，在发动机不同转速下，对发动机排气的加热能力试验结果，表明：该装置在发动机绝大部分工况下，可使排气温度提高至500摄氏度以上，满足发动机微粒捕集器再生要求。

Claims (4)

1、一种增压柴油机排气加热装置，其特征在于，包括:一安装于增压柴油机增压器后的进气取气装置、一安装在增压柴油机排气加热装置中燃烧器上的燃油供给装置、一安装于燃烧器上的燃油蒸发器、一燃烧器、一安装于燃烧器中的火焰监测器、一安装于燃烧器出口处的温度传感器、分别安装在进气取气装置和增压柴油机排气管出口处的两只压力传感器，一燃烧器外侧发动机排气夹层。
2、根据权利要求1所述的一种增压柴油机排气加热装置，其特征在于，所述的增压柴油机进气取气装置包括空气流量计、空气流量控制阀，由电控单元根据发动机工况和对燃烧器加热能力的需求，控制燃烧器从发动机进气系统的空气取气量。
3.根据权利要求1所述的一种增压柴油机排气加热装置，其特征在于，所述的燃烧器包括进气紊流管、燃烧室，空气经进气紊流管与由燃油蒸发器蒸发的燃油迅速混合，经电热塞点燃实现着火燃烧。
4.根据权利要求1所述的一种增压柴油机排气加热装置，其特征在于，所述的燃油蒸发器包括进油口、电热塞、金属蒸发丝网。
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