CN203214128U - 一种可更换的机动车尾气颗粒物脱除系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种可更换的机动车尾气颗粒物脱除系统。该机动车尾气颗粒物脱除系统包括：尾气入口；尾气排空口；颗粒捕集器壳体，布置在尾气入口和尾气排空口之间；过滤体，布置在颗粒捕集器壳体内用于捕集颗粒物；压差传感器，布置在尾气入口和尾气排空口之间用于测量所述过滤体的过滤压降，即排气背压；旁通管，布置在尾气入口和尾气排空口之间；以及安全阀，布置在旁通管中用于开启和关闭旁通管；其中当所述排气背压大于第一预定阈值达预定时间时，所述安全阀开启从而经由旁通管将尾气直接排入大气中。该系统在脱除颗粒物的同时兼顾了发动机的可靠运行，是目前应对机动车尾气颗粒物排放污染的有效措施。

Description

一种可更换的机动车尾气颗粒物脱除系统

技术领域

本发明属于发动机废气后处理技术领域，具体涉及一种可更换的机动车尾气颗粒物脱除系统。

背景技术

目前，大气中可吸入颗粒物问题日趋严重，究其来源机动车排放的颗粒物是其主要来源之一。就目前机动车尾气颗粒物排放的后处理技术而言，颗粒捕集器(DPF)是一项行之有效的减排措施，该技术可以有效捕捉排气中90％以上的颗粒，是目前净化发动机颗粒物最直接、最有效的方法，也是国际上应用最为广泛的颗粒物减排技术。DPF安装在发动机排气管上，排气通过DPF时，颗粒物被滤芯(过滤体)过滤捕捉。随着工作时间的增长，过滤体内积聚的颗粒物增多，将使得DPF前后的压降升高，导致发动机排气背压上升，影响发动机的安全性、动力性和经济性。清除沉积在过滤体内沉积颗粒的过程称为DPF的再生。目前，DPF的应用所面临的最大挑战就是其再生问题，国内外对于DPF的再生技术仍未取得突破性的进展。若避开DPF在机动车上的再生问题，而将DPF做成可拆卸的结构，当过滤压降升高到一定值，可对DPF的过滤体进行更换；洁净过滤体可由专门机构负责提供，并负责对更换后的过滤体进行收集，然后集中到指定地点对过滤体进行集中再生，循环使用；在解决了汽车产生的颗粒物排放问题的同时，解决DPF的再生问题，避免了在每台机动车上都配置DPF再生系统，降低了汽车颗粒物脱除系统的制造成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单、有效、安全，可定期更换滤芯的机动车尾气颗粒物脱除系统。

本发明的目的是这样实现的：发动机尾气进入颗粒捕集器壳体，在其内部过滤体上实现对颗粒物的过滤捕集；经过过滤后的尾气直接排入大气；在颗粒捕集器壳体的进出口开设压力测口，由压差传感器实时监测过滤体的过滤压降(排气背压)，并将压降数据传递到汽车仪表台上进行显示，一旦排气背压大于限定值的80％左右，则闪烁压降指示灯提醒驾驶员需对过滤体进行更换；一旦排气背压大于限定值，则安全阀打开(一直保持打开状态)，经旁通管将发动机尾气直接排入大气，防止过高的压降影响发动机的动力输出与经济性；安全阀上设置有位置传感器，将安全阀的开启和关闭信息传递到汽车仪表台上进行显示；一旦安全阀打开，则用声音报警提示驾驶员对过滤体进行更换；颗粒捕集器壳体为可拆卸结构，打开拆卸口可以对过滤体进行更换，然后将安全阀复位到关闭状态，再次将尾气过滤体对颗粒物进行过滤捕集，实现颗粒物减排。

根据本发明的一方面，提供了一种可更换的机动车尾气颗粒物脱除系统包括：尾气入口；尾气排空口；颗粒捕集器壳体，布置在尾气入口和尾气排空口之间；过滤体，布置在颗粒捕集器壳体内用于捕集颗粒物；压差传感器，布置在尾气入口和尾气排空口之间用于测量所述过滤体的过滤压降，即排气背压；旁通管，布置在尾气入口和尾气排空口之间；以及安全阀，布置在旁通管中用于开启和关闭旁通管；其中当所述排气背压大于第一预定阈值达预定时间时，所述安全阀开启从而经由旁通管将尾气直接排入大气中。

根据本发明的另一方面，所述颗粒捕集器壳体内的过滤体为壁流式蜂窝陶瓷过滤体，材料选自堇青石或碳化硅的壁流式蜂窝陶瓷过滤体，几何尺寸为：直径50mm～300mm，长度80mm～305mm，孔目数8～93孔/平方厘米。

根据本发明的另一方面，过滤体安装于壳体内，在过滤体的前后还安装有O型密封圈，密封圈的材料为耐高温的陶瓷纤维。

根据本发明的另一方面，所述安全阀为耐高温弹簧式安全阀，阀座的耐温可达800℃，并且能够被手动开启和关闭。

根据本发明的另一方面，除了所述安全阀位置(开启和关闭)信息传递到汽车仪表台上进行显示外，还可以记录安全阀开启和关闭的持续时间，以及更换过滤体的次数，以便进行汽车排放情况监测。压差显示器，对压差传感器测量的排气背压进行显示；其中当所述排气背压大于第二预定阈值时所述压差显示器一直进行闪烁，而当所述排气背压大于第一预定阈值时，所述系统发出报警，其中所述第二预定阈值为第一预定阈值的80％。所述第一预定阈值限定为5～20kPa并且所述预定时间为10秒。

本发明的系统具有如下的有益效果：

●系统结构简单、有效，加装成本低。系统不加装车载再生系统，降低了系统的安装成本，同时可以有效脱除颗粒物，满足颗粒物减排的需求。

●系统使用安全，使用成本低。系统捕集颗粒物(排气升高)达到一定程度(限定值的80％左右)，系统会提醒驾驶员对需要对过滤体进行更换；当过滤压降达到限定值时，安全阀开启进行旁通排气，防止影响发动机的动力输出和燃油经济性，保证了汽车的安全使用。此外，系统不附加车载的再生系统，节省了过滤体再生用燃油，降低了使用成本。

●系统具有排放监测功能。系统自动记录安全阀打开进行旁通排气的时间；一旦进行旁通排气，则发动机排放的颗粒物会急剧增加。同时系统会报警提示驾驶员应立即对过滤体进行更换，同时还会记录旁通排气的时间，进行排放监测。可以根据需要对长时间打开安全阀进行旁通排气的汽车，采用一定程度的惩罚措施。

●过滤体可更换，拆装方便。通常颗粒捕集器都是密封式结构，不便于对其内部的过滤体进行更换，若要更换需要对整个捕集器(包括壳体)进行更换，造成极大的浪费。本发明的颗粒捕集器壳体为可拆卸结构，打开拆卸口即可对过滤体进行更换，拆装方便。

附图说明

通过参考以下描述和用于示出各个实施例的附图可以最好地理解实施例。在附图中：

图1是根据本发明实施例的机动车尾气颗粒物脱除系统的结构示意图。

具体实施方式

下面，参考附图描述本发明的实施例的一个或多个方面，其中在整个附图中一般用相同的参考标记来指代相同的元件。在下面的描述中，为了解释的目的，阐述了许多特定的细节以提供对本发明实施例的一个或多个方面的彻底理解。然而，对本领域技术人员来说可以说显而易见的是，可以利用较少程度的这些特定细节来实行本发明实施例的一个或多个方面。

另外，虽然就一些实施方式中的仅一个实施方式来公开实施例的特定特征或方面，但是这样的特征或方面可以结合对于任何给定或特定应用来说可能是期望的且有利的其它实施方式的一个或多个其它特征或方面。

参见图1，示出了一种可更换的机动车尾气颗粒物脱除系统，其包括：尾气入口1、尾气排空口5、颗粒捕集器壳体2以及过滤体3。颗粒捕集器壳体2布置在尾气入口1和尾气排空口5之间。过滤体3布置在颗粒捕集器壳体2内用于捕集颗粒物。所述机动车尾气颗粒物脱除系统进一步包括：压差传感器7，布置在尾气入口1和尾气排空口5之间用于测量所述过滤体(3)的过滤压降，即排气背压；旁通管11，布置在尾气入口1和尾气排空口5之间；以及安全阀10，布置在旁通管11中用于开启和关闭旁通管11；其中当所述排气背压大于第一预定阈值达预定时间时，所述安全阀10开启从而经由旁通管11将尾气直接排入大气中。

另外，所述机动车尾气颗粒物脱除系统还可以进一步包括：安全阀位置传感器12，感测安全阀的开启和关闭状态；以及安全阀位置信息及持续时间显示器13，显示安全阀的开启和关闭状态并且分别记录安全阀开启和关闭的持续时间。该系统可以进一步包括：过滤体更换时间及次数记录器14，记录过滤体的更换时间和次数。此外，所述机动车尾气颗粒物脱除系统还可以进一步包括还包括：压差显示器9，对压差传感器7测量的排气背压进行显示。在优选实施例中，如图所示，压差显示器9、安全阀位置信息及持续时间显示器13和过滤体更换时间及次数记录器14可以包含在汽车仪表台中。当然，它们也可以集成为一个单独器件以实现相同的功能。

接下来，继续参考图1来解释本发明的机动车尾气颗粒物脱除系统的工作原理。发动机排气通过尾气入口1流入颗粒捕集器壳体2的过滤体3内实现颗粒的捕集，经过过滤的发动机尾气通过尾气排空口5排入大气；过滤体3的工作压降由压差传感器7进行测量，并将信号传递至汽车仪表台8，由压差显示器9进行显示，驾驶员实时对捕集器的工作压降进行监测；一旦捕集器工作压降大于限定压降值的80％左右，则压差显示器9一直进行闪烁提醒驾驶员应该对过滤体进行更换；一旦捕集器工作压降大于限定值，则安全阀10开启，将排气引入旁通管11将排气直接从尾气排空口排入大气，同时系统会报警提示驾驶员应立即对过滤体进行更换；安全阀位置传感器12将安全阀的开启和关闭信息传递至汽车仪表台8，由安全阀位置信息及持续时间显示器13显示安全阀的开启和关闭状态，并分别积分记录安全阀开启和关闭的持续时间；过滤体3通过O型密封圈4安装并密封于颗粒捕集器壳体2的内部，打开壳体可拆卸口6即可对过滤体3进行更换，过滤体3更换后手动将安全阀10的位置调至关闭状态，此时系统自动将安全阀位置信息及持续时间显示器13上显示的持续时间清零，并由过滤体更换时间及次数记录器14记录过滤体的更换时间和次数，以便对发动机的排放进行监测。

下面以一辆排量2.0L的柴油轿车为例，对系统各部件的要求为：

过滤体的外形尺寸直径50mm～300mm，优选为φ144mm；长度80mm～305mm，优选为152mm；体积为2.5L，过滤体孔目数为32孔/平方厘米，孔道壁面厚度为0.3mm，过滤体的比表面积为1.8m2/L。

过滤体材料优选地为堇青石或碳化硅以及其它蜂窝陶瓷材料。

颗粒捕集器壳体的内径为56mm～306mm，优选为158mm；O型密封圈界面直径为8mm～50mm，优选为15mm。

过滤体安装完成后，安全阀处于关闭状态，安全阀位置在汽车仪表台上显示为关闭，关闭的持续时间显示为0；采集发动机转速信号，一旦发动机转速大于600转/分钟并持续10秒以上(即发动机点火)，安全阀关闭的持续时间开始积分计时；一旦发动机转速小于600转/分钟并持续10秒以上(即发动机熄火)，安全阀关闭的持续时间停止积分计时。

过滤体的压降限值定为5～20kPa，优选地为10kPa。

一旦发动机的转速在1200～2500转/分钟范围内，过滤体的压降大于8kPa，并持续10秒以上，则压差显示器一直进行闪烁提醒驾驶员应该对过滤体进行更换。

一旦发动机的转速在1200～2500转/分钟范围内，过滤体的压降大于10kPa，并持续10秒以上，则安全阀开启，将排气引入旁通管将排气直接从尾气排空口排入大气，同时系统会报警提示驾驶员应立即对过滤体进行更换。

一旦安全阀处于开启状态，而且发动机处于点火状态，则安全阀开启的持续时间开始积分计时，用以记录汽车处于颗粒物高浓度排放的累积时间，为发动机排放监测作参考。

正常而言，一旦压差显示器一直闪烁提醒更换过滤体时，应及时更换过滤体。打开颗粒捕集器壳体的可拆卸口，将经过再生的洁净过滤体装入壳体内；同时将捕集了颗粒物的过滤体送至指定的再生地点进行集中再生，使得过滤体循环使用。

如若汽车长时间处于安全阀开启状态运行(汽车处于颗粒物高浓度排放)，则要采取一定的惩罚措施，限制汽车颗粒物的高浓度排放。

过滤体更换后需要手动将安全阀的位置调至关闭状态，此时系统将显示的安全阀开启持续时间进行清零，并记录过滤体的更换时间和次数。

汽车更换过滤体的地点可以为燃油加油站、汽车各4S服务店、各维修店、车管所等目前已成汽车服务网络的地点；过滤体再生的地点可以在所述过滤体更换地点集中地的附近设点，定期到各更换点收回捕集了颗粒物的过滤体，并提供经过再生后的洁净过滤体，使得过滤体实现循环使用

以上所述仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。因此，在不脱离本发明技术方法的原理和随附权利要求书所保护范围的情况下，可以对本发明做出各种修改、变化。

附录：元件列表

1    尾气入口

2    颗粒捕集器壳体

3    过滤体

4    O型密封圈

5    尾气排空口

6    壳体可拆卸口

7    压差传感器

8    汽车仪表台

9    压差显示器

10   安全阀

11   旁通管

12   安全阀位置传感器

13   安全阀位置信息及持续时间显示器

14   过滤体更换时间及次数记录器

Claims (10)

1.一种可更换的机动车尾气颗粒物脱除系统，其特征在于包括：

尾气入口(1)；

尾气排空口(5)；

颗粒捕集器壳体(2)，布置在尾气入口(1)和尾气排空口(5)之间；

过滤体(3)，布置在颗粒捕集器壳体(2)内用于捕集颗粒物；

压差传感器(7)，布置在尾气入口(1)和尾气排空口(5)之间用于测量所述过滤体(3)的过滤压降，即排气背压；

旁通管(11)，布置在尾气入口(1)和尾气排空口(5)之间；以及

安全阀(10)，布置在旁通管(11)中用于开启和关闭旁通管(11)；

其中当所述排气背压大于第一预定阈值达预定时间时，所述安全阀(10)开启从而经由旁通管(11)将尾气直接排入大气中。

2.根据权利要求1所述的机动车尾气颗粒物脱除系统，其特征在于还包括：O型密封圈，布置在颗粒捕集器壳体(2)和过滤体(3)之间以使过滤体(3)密封捕集颗粒物。

3.根据权利要求2所述的机动车尾气颗粒物脱除系统，其特征在于：所述O型密封圈的材料为耐高温的陶瓷纤维，界面直径为8mm～50mm。

4.根据权利要求1所述的机动车尾气颗粒物脱除系统，其特征在于：颗粒捕集器壳体(2)设置有用于对过滤体(3)进行更换的可拆卸口(6)。

5.根据权利要求1所述的机动车尾气颗粒物脱除系统，其特征在于：所述安全阀为耐高温弹簧式安全阀，阀座的耐温达800℃，并且能够被手动开启和关闭。

6.根据权利要求1所述的机动车尾气颗粒物脱除系统，其特征在于：所述过滤体(3)为材料选自堇青石或碳化硅的壁流式蜂窝陶瓷过滤体，几何尺寸为：直径50mm～300mm，长度80mm～305mm，孔目数8～93孔/平方厘米。

7.根据权利要求1所述的机动车尾气颗粒物脱除系统，其特征在于还包括：压差显示器(9)，对压差传感器(7)测量的排气背压进行显示；其中当所述排气背压大于第二预定阈值时所述压差显示器(9)一直进行闪烁，而当所述排气背压大于第一预定阈值时，所述系统发出报警，其中所述第二预定阈值为第一预定阈值的80％。

8.根据权利要求7所述的机动车尾气颗粒物脱除系统，其特征在于：所述第一预定阈值限定为5～20kPa并且所述预定时间为10秒。

9.根据权利要求1所述的机动车尾气颗粒物脱除系统，其特征在于还包括：安全阀位置信息及持续时间显示器(13)，显示由安全阀位置传感器(12)感测的安全阀的开启和关闭状态，并且分别记录安全阀开启和关闭的持续时间。

10.根据权利要求9所述的机动车尾气颗粒物脱除系统，其特征在于还包括：过滤体更换时间及次数记录器(14)，记录过滤体的更换时间和次数。