CN203742733U - 微粒捕集器尾气加热装置 - Google Patents

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李君�
刘宇
孙巍
张卫国
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Abstract

微粒捕集器尾气加热装置属发动机后处理技术领域，本实用新型中外壳Ⅰ、外壳Ⅱ与后处理器壳体之间形成一空腔；进气导管Ⅱ的出口端与空腔的前部相通；排气导管Ⅱ的入口端与空腔的后部相通；进气导管Ⅰ的入口端与文丘里管结构的连接管的喉道前部相通；进气导管Ⅰ的开口方向与尾气来流方向相反；排气导管Ⅰ的出口端与文丘里管结构的连接管的喉道处相通；排气导管Ⅰ的出口端开口方向与尾气来流方向一致；本实用新型利用发动机尾气的热量对后处理器进行加热，减小微粒捕集器使用过程中特别是再生时的温度梯度；可防止因大的温度梯度导致载体损坏的情况出现；利用发动机尾气对后处理器加热，使氧化型催化器的起燃更迅速，减小气体污染物排放。

Description

微粒捕集器尾气加热装置
技术领域
本实用新型属发动机后处理技术领域，具体涉及一种利用发动机尾气对微粒捕集器加热的装置。
背景技术
内燃机（特别是柴油机）中燃料燃烧将产生微粒排放。研究表明内燃机尾气微粒排放对环境及人体健康都有较大不利影响。近年来，PM2.5及雾霾成为国内民众十分关心的话题。据调查发现，在2011年全球汽车保有量已经超过十亿辆，中国在2012年机动车保有总量达到了2.4亿辆。在如此大的基数下，机动车每年向空气排放的微粒质量占所有微粒的很大一部分。所以限制汽车微粒排放对于减轻环境污染，改善人类生存环境十分重要。自80年代微粒捕集器实用新型至今，其一直是解决汽车微粒排放最有效的手段（能够捕集到尾气中超过90%的微粒）。但是由于其将微粒捕集在载体中，随着微粒捕集量的增加，排气背压也随之升高。所以需要周期性对其再生。经过多年的研究，全球各专家学者提出了各种再生方法。但是再生一直是微粒捕集器的技术难点。例如，再生时机确定、再生温度控制、再生速率控制及再生温度梯度控制等。对于再生温度梯度的控制大多集中在优化再生控制策略和改善微粒捕集器入口流动均匀性上。而微粒捕集器壳体直接与外界环境接触导致壁面温度较低，形成相对较大的温度梯度。此外在极端的条件下，微粒捕集器受到激冷产生的巨大的温度梯度将导致载体出现断裂，直接导致微粒捕集器失效。
发明内容
本实用新型的目的是为了解决上述微粒捕集器使用过程特别是再生过程存在的问题。设计一种利用发动机部分尾气对后处理器壁面进行加热的装置。
本实用新型由后处理器壳体1、圆环状石棉垫片Ⅰ3、外壳Ⅰ4、氧化型催化器5、微粒捕集器6、排气导管Ⅱ7、圆环状石棉垫片Ⅱ8、管接头Ⅱ10、排气导管Ⅰ11、文丘里管结构的连接管12、进气导管Ⅰ13、管接头Ⅰ14、进气导管Ⅱ16、圆环状石棉垫片Ⅲ19、外壳Ⅱ20、条状石棉垫片Ⅰ21、条状石棉垫片Ⅱ22组成，其中氧化型催化器5和微粒捕集器6置于后处理器壳体1中，后处理器壳体1出口端经圆环状石棉垫片Ⅲ19与文丘里管结构的连接管12螺栓连接；外壳Ⅰ4与外壳Ⅱ20二连接处分别设有条状石棉垫片Ⅰ21和条状石棉垫片Ⅱ22，并由螺栓连接；外壳Ⅰ4和外壳Ⅱ20与后处理器壳体裙边Ⅰ2连接处设有圆环状石棉垫片Ⅰ3，并由螺栓连接；外壳Ⅰ4和外壳Ⅱ20与后处理器壳体裙边Ⅱ9连接处设有圆环状石棉垫片Ⅱ8，并由螺栓连接；外壳Ⅰ4、外壳Ⅱ20与后处理器壳体1之间形成一个空腔18；进气导管Ⅰ13的出口端和进气导管Ⅱ16的入口端经管接头Ⅰ14连接；排气导管Ⅱ7的出口端和排气导管Ⅰ11的入口端经管接头Ⅱ10连接；进气导管Ⅱ16的出口端经外壳Ⅰ4顶端切向与空腔18的前部相通；排气导管Ⅱ7的入口端经外壳Ⅰ4顶端切向与空腔18的后部相通；进气导管Ⅰ13的入口端与文丘里管结构的连接管12的喉道23前部相通；进气导管Ⅰ13的开口方向与尾气来流方向相反；排气导管Ⅰ11的出口端与文丘里管结构的连接管12的喉道23处(即文丘里管结构的连接管12的最窄处)相通；排气导管Ⅰ11的出口端开口方向与尾气来流方向一致。
所述的进气导管Ⅰ13和进气导管Ⅱ16外设有隔热层Ⅰ15。
所述的外壳Ⅰ4和外壳Ⅱ20外设有隔热层Ⅱ17。
在发动机工作时，尾气在排气管中流动，经过氧化型催化器5和微粒捕集器6的尾气，在流动惯性及文丘里管形成的压差的共同作用下，经过进气导管Ⅰ13、进气导管Ⅱ16进入空腔18内，气流在空腔18内螺旋流动后经排气导管Ⅰ11、排气导管Ⅱ7排入文丘里管结构的连接管12。进气导管Ⅰ13、进气导管Ⅱ16管壁的隔热层Ⅰ15及外壳Ⅰ4与外壳Ⅱ20外壁的隔热层Ⅱ17有效减小尾气的热量损失，最大限度的利用尾气中的热量对后处理器壳体1进行加热。
本实用新型的有益效果在于：利用发动机尾气的热量对后处理器进行加热，减小微粒捕集器使用过程中特别是再生时的温度梯度，防止因大的温度梯度导致载体损坏的情况出现。利用发动机尾气对后处理器加热，使得氧化型催化器的起燃更迅速，减小气体污染物排放。
附图说明
图1为微粒捕集器尾气加热装置的俯视图
图2为微粒捕集器尾气加热装置的主视图
图3为微粒捕集器尾气加热装置的左视图
图4为图1中A的局部视图
其中：1.后处理器壳体2.后处理器壳体裙边Ⅰ3.圆环状石棉垫片Ⅰ4.外壳Ⅰ5.氧化型催化器6.微粒捕集器7.排气导管Ⅱ8.圆环状石棉垫片Ⅱ9.后处理器壳体裙边Ⅱ10.管接头Ⅱ11.排气导管Ⅰ12.文丘里管结构的连接管13.进气导管Ⅰ14.管接头Ⅰ15.隔热层Ⅰ16.进气导管Ⅱ17.隔热层Ⅱ18.空腔19.圆环状石棉垫片Ⅲ20.外壳Ⅱ21.条状石棉垫片Ⅰ22.条状石棉垫片Ⅱ23.喉道
具体实施方式
下面结合附图进一步说明微粒捕集器尾气加热装置的结构及工作原理。
本实用新型由后处理器壳体1、圆环状石棉垫片Ⅰ3、外壳Ⅰ4、氧化型催化器5、微粒捕集器6、排气导管Ⅱ7、圆环状石棉垫片Ⅱ8、管接头Ⅱ10、排气导管Ⅰ11、文丘里管结构的连接管12、进气导管Ⅰ13、管接头Ⅰ14、进气导管Ⅱ16、圆环状石棉垫片Ⅲ19、外壳Ⅱ20、条状石棉垫片Ⅰ21、条状石棉垫片Ⅱ22组成，外壳Ⅰ4、外壳Ⅱ20与后处理器壳体1之间形成一个空腔18；
进气导管Ⅰ13入口正对尾气流动方向。部分尾气利用惯性进入以上所述通路。且因排气导管Ⅰ11的出口位于文丘里管结构的连接管12的收缩部分,在缩口位置会形成真空。因此，在进气导管Ⅰ13和排气导管Ⅰ11之间将形成压差。部分尾气利用压差的作用进入进气导管Ⅰ13，而且随着排气流量增大，通路中尾气流量也越大。因为进气导管Ⅱ16与外壳Ⅰ4为切向连接，尾气将在空腔18中以螺旋状流动。保证整个空腔18的气流均匀流动，壁面被均匀加热。
传统的排气系统中，不管是氧化型催化器还是微粒捕集器，它们载体的中心温度相对于与壳体接触的载体温度较高。这种现象在一定程度上会影响到它们的使用寿命和使用效率。传统的氧化型催化器总是中心位置先达到起燃温度，经过一段时间的氧化放热后，与壁面接触的载体温度才达到起燃温度，此时，这部分载体才开始有效的对气体污染物:一氧化碳、未燃碳氢化合物进行氧化作用。本实用新型利用尾气对载体壁面进行加热，能够提高与壁面接触的载体温度，其达到起燃温度的时间将缩短，提高了氧化型催化器5的尾气处理效率。
微粒捕集器6在捕集过程中存在流动均匀性问题，造成载体温度分布不均。同时微粒捕集器6与壁面接触的载体捕集到的微粒量较中心位置相对较少，再生时，中心位置温度将明显高于壁面温度，形成较大的温度梯度。加之壁面存在较大的热量损失。综合以上原因导致传统的微粒捕集器将出现较大的温度梯度。利用本实用新型，将部分温度较高的尾气从文丘里管结构的连接管12引入到进气导管Ⅰ13、进气导管Ⅱ16、排气导管Ⅰ11、排气导管Ⅱ7与外壳Ⅰ4、外壳Ⅱ20、后处理器壳体1之间的空腔18形成的通路中，对微粒捕集器6的壁面加热，减小微粒捕集器6载体的温度梯度，防止因为大的温度梯度造成载体出现损坏。

Claims (3)

1.一种微粒捕集器尾气加热装置，由后处理器壳体(1)、圆环状石棉垫片Ⅰ(3)、外壳Ⅰ(4)、氧化型催化器(5)、微粒捕集器(6)、排气导管Ⅱ(7)、圆环状石棉垫片Ⅱ(8)、管接头Ⅱ(10)、排气导管Ⅰ(11)、文丘里管结构的连接管(12)、进气导管Ⅰ(13)、管接头Ⅰ(14)、进气导管Ⅱ(16)、圆环状石棉垫片Ⅲ(19)、外壳Ⅱ(20)、条状石棉垫片Ⅰ(21)、条状石棉垫片Ⅱ(22)组成，其中氧化型催化器(5)和微粒捕集器(6)置于后处理器壳体(1)中，后处理器壳体(1)出口端经圆环状石棉垫片Ⅲ(19)与文丘里管结构的连接管(12)螺栓连接；其特征在于外壳Ⅰ(4)与外壳Ⅱ(20)二连接处分别设有条状石棉垫片Ⅰ(21)和条状石棉垫片Ⅱ(22)，并由螺栓连接；外壳Ⅰ(4)和外壳Ⅱ(20)与后处理器壳体裙边Ⅰ(2)连接处设有圆环状石棉垫片Ⅰ(3)，并由螺栓连接；外壳Ⅰ(4)和外壳Ⅱ(20)与后处理器壳体裙边Ⅱ(9)连接处设有圆环状石棉垫片Ⅱ(8)，并由螺栓连接；外壳Ⅰ(4)、外壳Ⅱ(20)与后处理器壳体(1)之间形成一个空腔(18)；进气导管Ⅰ(13)的出口端和进气导管Ⅱ(16)的入口端经管接头Ⅰ(14)连接；排气导管Ⅱ(7)的出口端和排气导管Ⅰ(11)的入口端经管接头Ⅱ(10)连接；进气导管Ⅱ(16)的出口端经外壳Ⅰ(4)顶端切向与空腔(18)的前部相通；排气导管Ⅱ(7)的入口端经外壳Ⅰ(4)顶端切向与空腔(18)的后部相通；进气导管Ⅰ(13)的入口端与文丘里管结构的连接管(12)的喉道(23)前部相通；进气导管Ⅰ(13)的开口方向与尾气来流方向相反；排气导管Ⅰ(11)的出口端与文丘里管结构的连接管(12)的喉道(23)处相通；排气导管Ⅰ(11)的出口端开口方向与尾气来流方向一致。
2.按权利要求1所述的微粒捕集器尾气加热装置，其特征在于所述的进气导管Ⅰ(13)和进气导管Ⅱ(16)外设有隔热层Ⅰ(15)。
3.按权利要求1所述的微粒捕集器尾气加热装置，其特征在于所述的外壳Ⅰ(4)和外壳Ⅱ(20)外设有隔热层Ⅱ(17)。
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