CN203783698U - 柴油机尾气净化的高温清理装置及净化系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种柴油机尾气净化高温清理装置及净化系统，该高温清理装置，包括工作腔和升温腔，工作腔的出口和升温腔的进口固定连接，所述工作腔侧面固定设有空气管，位于工作腔端盖的内侧固定设有用于将液态柴油转换成高压气态柴油的燃料转换机构，所述工作腔内位于燃料转换机构的喷油孔前端的腔壁上还固定设有用于将高压气态柴油引燃的引燃器，所述升温腔的出口端内部固定设有用于将柴油机尾气和高压气态柴油引燃形成的高温气体混合的高温导向机构。本实用新型利用了单独的引燃器和供热体，燃烧更加充分，清理效果更加稳定，螺旋形高温导向机构的使颗粒清理所需的气体温度均匀扩散，还能利用废气中的残余氧气，使燃烧更加充分，从而提升清理效果。

Description

柴油机尾气净化的高温清理装置及净化系统

技术领域

本实用新型涉及一种用于车辆尾气净化的高温清理装置及净化系统，更具体说，它涉及一种能在各种多变复杂工况条件下，对柴油机尾气中的有毒有害物质进行自动清理，使其达到国家排放标准的高温清理装置及净化系统。

背景技术

目前，柴油机尾气处理技术主要涉及以下技术：选择性催化还原(SCR)、颗粒捕集器等多种技术，这些技术，存在着不同程度的规模推广问题：

选择性催化还原(SCR)技术：使用SCR 技术的尿素罐，是柴油车升级国Ⅳ排放标准中比较成熟的技术之一。但尾气净化装置要正常发挥作用，需要定期给柴油车添加尿素，一方面使用成本增加，另外，尿素添加不便，且在缺乏监管的情况下，如果用户为节省费用私自拆除，那么国Ⅳ排放标准也成为空谈；更何况，如果使用后处理系统的国Ⅳ车辆不能定时添加尿素，其对空气造成的污染甚至大于国Ⅲ标准的车型。此外，在处理过程中，如果发动机排气管的温度低于催化还原条件温度，反而会造成排气的二次污染。

DPF是国际上成熟的柴油车尾气治理方式，DPF就是柴油车颗粒捕集器，安装后相当于给柴油车带上了“N95”口罩，这种捕集器保守估计至少可以收集95%的颗粒物。DPF捕集尾气污染物后需要对捕集的污染物进行清理，清理方式一般有被动再生（清理）和主动再生，限于再生技术的发展，目前以被动再生为主，被动再生方式即需人工定期拆卸下来用高压空气吹或高温炉焚烧清理，相当麻烦。目前的主动再生方式为了保证将DPF捕集的颗粒物能被完全清理，要使颗粒物的氧化还原温度由600~650度降低到450度左右，而这需要不断添加专用添加剂来实现，因此该主动再生方式存在系统复杂、使用成本高及使用维护不便等不利于推广的因素。

公布日2013年5月15日，公布号CN103104317A的中国实用新型专利公开了一种柴油发动机排气后处理及升温方法，该升温装置具有如下的不足：1、高温引燃头位于热传导部的尾端，点火的可靠性较差；2、以该升温装置构成的处理系统仍需要添加剂才能实现主动再生，使用成本较高，易造成二次污染；3、该升温装置设于排气管中央，造成排气阻力大，易导致排气不畅；4、该升温装置维修、更换拆卸麻烦。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决现有技术的不足，提供一种结构合理、点火可靠性高、维修更换拆卸简单的柴油机尾气高温清理装置。

本实用新型的另一个目的在于提供一种无需添加剂，实现对颗粒捕集器捕集的污染物进行实时全自动清理的柴油机尾气净化系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是： 

用于柴油机尾气净化的高温清理装置，包括工作腔和升温腔，工作腔的出口和升温腔的进口固定连接，所述工作腔侧面固定设有气管，工作腔内固定设有用于将液态柴油转换成高压气态柴油的燃料转换机构，所述工作腔内位于燃料转换机构的喷油孔前端的腔壁上还固定设有用于将高压气态柴油引燃的引燃器，所述升温腔的出口端内部固定设有用于对高压气态柴油引燃形成的高温气体进行导向的高温导向机构。液态柴油通过燃料转换机构转换成高压气态柴油，本实用新型为了解决现有技术中的升温装置点火可靠性差的问题，在燃料转换机构的喷油孔前端单独固定设置一个引燃器，该引燃器与油气混合物的接触面积大，点火可靠性高，点火燃烧后的高温气体经过高温导向机构后，能得到较好的混合，高温气体的温度更均匀，另外还能充分利用废气中的残余氧气，使高温气体燃烧更加充分，以进一步提高高温气体的温度。

总之，本实用新型利用了单独的引燃器和供热体，大大提高了点火的可靠性，螺旋形的高温导向机构，使高温气体燃烧更加充分，清理效果更加稳定，使被捕集的柴油机尾气中的颗粒物清理所需的气体温度均匀扩散，还能利用废气中的残余氧气，使燃烧更加充分，从而提升清理效果。

作为优选，所述工作腔位于升温腔的外部，工作腔与升温腔的连接处形成夹角，所述夹角的度数为27~67°。工作腔置于升温腔的外侧，工作腔内的燃料转换机构也就位于柴油机尾气排气管的外侧，大大降低了柴油机的排气阻力，工作腔与升温腔呈27-67°的锐角，由工作腔喷出的高压气态柴油经过引燃后顺着柴油机排气管排气方向进入升温腔，避免直接碰撞而造成对气流较大干扰，影响清理效果。

作为优选，所述工作腔与升温腔连接处的内部沿工作腔腔壁延伸的方向还固定设有挡流板。挡流板的作用是回避前端柴油机尾气冲击对引燃器工作时的不良影响。

作为优选，所述气管固定设置在工作腔端盖的外侧，所述燃料转换机构固定设置在工作腔端盖的内侧，工作腔的端盖与腔壁可拆卸连接。本实用新型将燃料转换机构装配在端盖上，端盖与腔壁通过管螺纹等方式可拆卸连接，安装、维修、更换效率高。

作为优选，所述燃料转换机构包括进油管、供热体、上密封端盖、带喷油孔的下密封端盖，上、下密封端盖之间形成腔体，其中供热体的加热部设于所述腔体内，加热部的长度小于腔体的长度，加热部的外部套接有导热体，所述导热体由导热体本体和若干散热片构成，其中导热体由导热体本体和若干散热片一体成型，导热体外部设有导热套管，所述导热套管与上、下密封端盖之间还设有隔热体，所述进油管的出油端穿过上密封端盖或下密封端盖进入腔体内，进油管与上密封端盖或下密封端盖的连接处密封。本实用新型的供热体仅发挥加热功能，供热体被密封在上、下密封端盖形成的腔体内，供热体的一端固定，另一端为自由端，便于导热体的装配、拆卸，导热体结构简单，加工方便，装配、拆卸效率高。

作为优选，所述引燃器和供热体均由加热部、固定座和导线组成，所述加热部由氮化硅棒体和螺旋形发热丝构成，螺旋形发热丝位于氮化硅棒体内部，螺旋形发热丝采用钨丝或钼丝，所述加热部与固定座固定连接，所述导线穿过固定座与加热部连接。

作为优选，所述固定座设有外螺纹，工作腔的腔壁上固定设有带螺纹的装配座，所述引燃器通过固定座与装配座的配合螺纹连接；工作腔的端盖上设有带螺纹的装配孔，所述供热体通过固定座与装配孔的配合螺纹连接。使用螺纹等可拆卸的连接方式，安装、维护、拆卸时操作方便，工作效率高。

作为优选，所述引燃器由引燃器外壳、发热棒、导热套管、蓄热体、隔热体、密封端盖和导线组成，所述发热棒的一端置于引燃器外壳内，通过导热套管与引燃器外壳固定，所述蓄热体位于引燃器外壳内并与发热棒套接，隔热体固定设于蓄热体和引燃器外壳之间，引燃器外壳通过密封端盖密封，所述导线穿过密封端盖和蓄热体与发热棒连接，此种引燃器结构系本实用新型的另一种独特设计，在保证引燃器的点火效果的前提下可以节省能耗，因为设计的蓄热体可以将发热棒后端的热量蓄积，热量损耗少，当发热棒前端温度达不到点火温度时，蓄热体蓄积的热量会通过发热棒迅速传导至前端，避免了单纯靠电源供电使发热棒达到点火温度的不足。

作为优选，所述发热棒由氮化硅棒体和螺旋形发热丝构成，螺旋形发热丝位于氮化硅棒体内部，螺旋形发热丝采用钨丝或钼丝。

作为优选，所述燃料转换机构的喷油孔的直径为0.6~1.2mm。

作为优选，所述高温导向机构呈螺旋形。 

用于柴油机尾气净化的净化系统，包括供油机构、供气机构、控制模块、颗粒捕集器和本实用新型的高温清理装置，所述供油机构与燃料转换机构的进油管连通，所述供气机构与气管连通，所述高温清理装置的进口与柴油机排气管固定连接，高温清理装置的出口与颗粒捕集器的进口固定连接，所述供油机构、供气机构、供热体和引燃器均通过数据线与控制模块连接。

上述净化系统用于柴油机尾气净化的方法如下：在柴油机尾气净化系统需要对颗粒捕集器捕集的颗粒物进行自动清理时：闭合开关，电源向位于燃料转换机构内的供热体供电，供热体通电后向其位于燃料转换机构内的导热体传导热量，导热体将高温热量储存；电源向引燃器通电，供气机构通过气管向工作腔中注入空气，控制模块控制供油机构的油泵开启，从发动机回油管中采油，通过进油管，将柴油输送到燃料转换机构内，由燃料转换机构将液态柴油转化为高压气态柴油，高压气态柴油从燃料转换机构的喷油孔中迅速喷出，与工作腔内的空气混合，当气态柴油与空气的混合物送入引燃器位置时，引燃器将油气混合物瞬间点燃，被点燃的油气混合物由供气系统推送至高温导向机构，由于柴油机自身的排气动力及油气混合物自身的冲力叠加，通过高温导向机构时使得油气混合物达到转向混合的目的，同时，在转向混合过程中，油气混合物还利用柴油机尾气中残余的氧气达到最佳燃烧效果，从而达到升温腔内温度均匀上升，进而使颗粒捕集器里温度均匀上升，使积聚在颗粒捕集器内的颗粒物完全被氧化还原，达到颗粒捕集器捕集的颗粒物完全清理的目的，直至工作结束。

本实用新型的有益效果是：

１、原来的主动再生方式需要在柴油机油箱的柴油中加入添加剂，本实用新型可以将发动机尾气中有毒有害物质的氧化还原温度精确提升到所需的温度点，从而摒弃添加剂也能完全清理，达到国家排放标准，降低了使用成本。

2、燃料转换机构安装在工作腔内，避免造成发动机排气不畅。

3、高温导向机构的螺旋化设计使颗粒清理所需的气体温度均匀扩散，还能利用废气中的残余氧气，使燃烧更加充分，从而提升清理效果。

4、由于利用了单独的引燃器和供热体，各司其职，点火可靠性高，燃烧更加充分，清理效果更加稳定。

5、工作腔端盖和点燃器采用管螺纹的安装方式，使得整个清理装置安装、拆卸、维修非常简便。

6、本实用新型不受柴油车等柴油动力设备使用工况及外界温度影响，非常稳定的将颗粒捕集器捕集的污染颗粒物完全清理。

附图说明

图1：本实用新型实施例1用于柴油机尾气净化的高温清理装置的结构示意图。

图2：图1中工作腔的结构示意图。

图3：图2中引燃器和供热体的结构示意图。

图4：图2中供热体和导热体的装配示意图。

图5：图2中燃料转换机构的结构示意图。

图6：图2中燃料转换机构的装配示意图。

图7：图2中引燃器的装配示意图。

图8：本实用新型实施例2用于柴油机尾气净化的高温清理装置的结构示意图。

图9：图8中引燃器的结构示意图。

图10：本实用新型实施例3的柴油机尾气净化系统示意图。

其中：1、工作腔， 11、燃料转换机构，111、进油管，112、供热体，113、上密封端盖，114、下密封端盖，115、加热体，116、导热套管，117、隔热体，12、引燃器，121、引燃器外壳，122、发热棒，123、导热套管，124、蓄热体，125、隔热体，126、密封端盖，2、升温腔，21、高温导向机构，22、挡流板，3、气管，4、供油机构，5、供气机构，6、控制模块。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步描述。虽然本实用新型将结合较佳实施例进行描述，但应知道，这些文字描述，只是对本实用新型设计思路的简单文字描述，并不表示本实用新型限制在所述文字描述和上述实施例中，相反，任何不超出本实用新型设计思路的组合、增加和修改，均落入本实用新型的保护范围内，本实用新型将涵盖可包含在有附后权利要求书限定的本实用新型的范围内的替换物、改进型和等同物。

参见图1至图10所示，这里介绍的用于柴油机尾气净化的高温清理装置、净化系统一般适用类型：排放达不到国家排放标准的柴油车、非道路柴油车、柴油发电机等，配合捕集器对象：颗粒捕集器等，然而应知道，本实用新型也可用于其它尾气排放设备的尾气颗粒物清理。

下面首先对本实用新型的各个部分的功能进行阐述：

工作腔1

主要功能：将注入的柴油通过燃料转换机构11转化成高压气态柴油后点燃，将点燃后的高温混合气体排入升温腔2。 

主要内部结构：燃料转换机构11、引燃器12。

燃料转换机构11的主要功能：由供热体112将导热体115加热，导热体115将引入的液态柴油加热，柴油在上、下密封端盖密闭形成的腔体中经过高温作用迅速膨胀，转化为高压气态柴油，由于体积迅速膨胀，产生高压，气态柴油迅速从喷油孔喷出。

燃料转换机构11的主要构件：供热体112、上密封端盖113，有喷油孔的下密封端盖114，上、下密封端盖之间形成密闭的腔体，供热体112的一端与上密封端盖113固定，另一端为自由端，导热体115通过该自由端套接在供热体112上，导热体115外部安装有导热套管116，导热套管116与上、下密封端盖之间还设有隔热材料制成的隔热体117。

引燃器12：

主要功能：单独将高温气态柴油引燃，从而提高排入升温腔2内气体的温度。

引燃器12的加热部（或者是发热棒）由氮化硅高温烧结体制成，氮化硅是一种超硬物质，本身具有耐磨损、高温时抗氧化、高热效率的特点。而且它还能抵抗冷热冲击，在空气中加热到1000℃以上，急剧冷却再急剧加热，也不会碎裂。

升温腔2：

主要功能：将工作腔1排入的高温高压气体，经过螺旋形高温导向机构21，使升温腔2内的温度均匀分布，并利用废气中的残余氧气，使注入的气态柴油燃烧更加充分，其中挡流板22的作用是回避前端柴油机尾气冲击对引燃器工作时的不良影响。

主要结构：螺旋形高温导向机构21、挡流板22、安装在工作腔1与升温腔2连接处。

供油机构4

主要功能：从柴油发动机回油管中取油，输送到燃料转换机构11内。

供气机构5

主要功能：为工作腔1供氧。

控制模块6

主要功能：自动控制喷油量、注入气量及时间。

实施例1 

如图1-7所示，本实用新型的用于柴油机尾气净化的高温清理装置，包括工作腔1和升温腔2，所述工作腔1位于升温腔2的外部，工作腔1的出口和升温腔2的侧面进口焊接，焊接处形成夹角，所述夹角的度数为27~67°，本实施例采用45°，焊接处的内部沿工作腔1腔壁延伸的方向还焊接有挡流板22，升温腔2两端的开口上装配有法兰，工作腔1的端盖外侧安装有气管3，内侧安装有燃料转换机构11，端盖与腔壁之间通过管螺纹连接，所述燃料转换机构11包括进油管111、供热体112、上密封端盖113、带喷油孔的下密封端盖114，上、下密封端盖之间形成腔体，其中供热体112的加热部位于所述腔体内，加热部的长度小于腔体的长度，加热部的外部套接有导热体115，所述导热体115由导热体本体和若干散热片一体成型，导热体115外部装配有导热套管116，所述导热套管116与上、下密封端盖之间还有由保温材料加工而成的隔热体117，所述进油管111的出油端穿过下密封端盖114进入腔体内，进油端固定在工作腔1的端盖上，进油管111与下密封端盖114的连接处密封，在喷油孔前端的腔壁上安装有用于将高压气态柴油引燃的引燃器12，升温腔2的出口端内部安装有用于将柴油机尾气和高压气态柴油引燃形成的高温气体混合的高温导向机构21。

本实施例中喷油孔的孔径为0.6-1.2mm，高温导向机构21呈螺旋形，所述引燃器12和供热体112均由加热部、固定座和导线组成，所述加热部由氮化硅棒体和螺旋形发热丝构成，螺旋形发热丝位于氮化硅棒体内部，螺旋形发热丝采用钨丝，所述加热部与固定座固定，导线穿过固定座与加热部连接，所述固定座设有外螺纹，工作腔1的腔壁上焊接有带螺纹的装配座，所述引燃器12通过固定座与装配座的配合螺纹连接；工作腔1的端盖上加工有带螺纹的装配孔，所述供热体112通过固定座与装配孔的配合螺纹连接。

实施例2

如图8-9所示，本实用新型的另一种用于柴油机尾气净化的高温清理装置，其基本结构同实施例1，不同之处是：引燃器12的构造进一步改进，所述引燃器12由引燃器外壳121、发热棒122、导热套管123、蓄热体124、隔热体125、密封端盖126和导线组成，所述发热122棒的一端置于引燃器外壳121内，通过导热套管123与引燃器外壳121固定，所述蓄热体124位于引燃器外壳121内并与发热棒122套接，隔热体125固定设于蓄热体124和引燃器外壳121之间，引燃器外壳121通过密封端盖126密封，所述导线穿过密封端盖126和蓄热体124与发热棒122连接，本实施例的发热棒122也由氮化硅棒体和螺旋形发热丝构成，螺旋形发热丝位于氮化硅棒体内部，螺旋形发热丝采用钼丝。

本实施例中喷油孔的孔径为0.6-1.2mm，高温导向机构21呈螺旋形，所述引燃器12的引燃器外壳121设有外螺纹，工作腔1的腔壁上焊接有带螺纹的装配座，所述引燃器12通过引燃器外壳121与装配座的配合螺纹连接。

实施例3

 如图10所示，用于柴油机尾气净化的净化系统，包括供油机构4、供气机构5、控制模块6、颗粒捕集器和实施例1所述高温清理装置，所述供油机构4与燃料转换机构11的进油管111连通，所述供气机构5与气管3连通，所述高温清理装置的进口与柴油机排气管固定连接，高温清理装置的出口与颗粒捕集器的进口固定连接，所述供油机构4、供气机构5、供热体112和引燃器12均通过数据线与控制模块6连接。

实施例4 

实施例3所述的净化系统用于柴油机尾气净化的方法，所述净化方法如下：在柴油机尾气净化系统需要对颗粒捕集器捕集的颗粒物进行自动清理时：闭合开关，电源向位于燃料转换机构11内的供热体112供电，供热体112通电后向其位于燃料转换机构11内的导热体115传导热量，导热体115将高温热量储存；电源向引燃器12通电，供气机构5通过气管3向工作腔1中注入空气，控制模块6控制供油机构4的油泵开启，从发动机回油管中采油，通过进油管111，将柴油输送到燃料转换机构11内，由燃料转换机构11将液态柴油转化为高压气态柴油，高压气态柴油从燃料转换机构11的喷油孔中迅速喷出，与工作腔1内的空气混合，当气态柴油与空气的混合物送入引燃器12位置时，引燃器12将油气混合物瞬间点燃，被点燃的油气混合物由供气系统5推送至高温导向机构21，由于柴油机自身的排气动力及油气混合物自身的冲力叠加，通过高温导向机构21时使得油气混合物达到转向混合的目的，同时，在转向混合过程中，油气混合物还可利用柴油机尾气中残余的氧气达到最佳燃烧效果，从而达到升温腔2内温度均匀上升，进而使颗粒捕集器（DPF）里温度均匀上升，使积聚在颗粒捕集器（DPF）内的颗粒物完全被氧化还原，达到（DPF）颗粒捕集器捕集的颗粒物完全清理的目的，直至工作结束。

Claims (10)

1.柴油机尾气净化的升温装置，其特征在于：包括工作腔(1)和升温腔(2)，工作腔(1)的出口和升温腔(2)的进口固定连接，所述工作腔(1)侧面固定设有气管(3)，工作腔(1)的内部固定设有用于将液态柴油转换成高压气态柴油的燃料转换机构(11)，所述工作腔(1)内位于燃料转换机构(11)的喷油孔前端的腔壁上还固定设有用于将高压气态柴油引燃的引燃器(12)，所述升温腔(2)的出口端内部固定设有用于对高压气态柴油引燃形成的高温气体进行导向的高温导向机构(21)。 

2.根据权利要求1所述的柴油机尾气净化的升温装置，其特征在于：所述工作腔(1)位于升温腔(2)的外部，工作腔(1)与升温腔(2)的连接处形成夹角，所述夹角的度数为27～67°。 

3.根据权利要求2所述的柴油机尾气净化的升温装置，其特征在于：所述工作腔(1)与升温腔(2)连接处的内部沿工作腔(1)腔壁延伸的方向还固定设有挡流板(22)。 

4.根据权利要求3所述的柴油机尾气净化的升温装置，其特征在于：所述气管(3)固定设置在工作腔(1)端盖的外侧，所述燃料转换机构(11)固定设置在工作腔(1)端盖的内侧，工作腔(1)的端盖与腔壁可拆卸连接。 

5.根据权利要求1或2或3或4所述的柴油机尾气净化的升温装置，其特征在于：所述燃料转换机构(11)包括进油管(111)、供热体(112)、上密封端盖(113)、带喷油孔的下密封端盖(114)，上、下密封端盖之间形成腔体，其中供热体(112)的加热部设于所述腔体内，加热部的外部套 接有导热体(115)，所述导热体(115)由导热体本体和若干散热片构成，导热体(115)外部设有导热套管(116)，所述导热套管(116)与上、下密封端盖之间还设有隔热体(117)，所述进油管(111)的出油端穿过上密封端盖(113)或下密封端盖(114)进入腔体内，进油管(111)与上密封端盖(113)或下密封端盖(114)的连接处密封。 

6.根据权利要求5所述的柴油机尾气净化的升温装置，其特征在于：所述引燃器(12)和供热体(112)均由加热部、固定座和导线组成，所述加热部由氮化硅棒体和螺旋形发热丝构成，螺旋形发热丝位于氮化硅棒体内部，螺旋形发热丝采用钨丝或钼丝。 

7.根据权利要求6所述的柴油机尾气净化的升温装置，其特征在于：所述固定座设有外螺纹，工作腔(1)的腔壁上固定设有带螺纹的装配座，所述引燃器(12)通过固定座与装配座的配合螺纹连接；工作腔(1)的端盖上设有带螺纹的装配孔，所述供热体(112)通过固定座与装配孔的配合螺纹连接。 

8.根据权利要求1或2或3或4所述的柴油机尾气净化的升温装置，其特征在于：所述引燃器(12)由引燃器外壳(121)、发热棒(122)、导热套管(123)、蓄热体(124)、隔热体(125)、密封端盖(126)和导线组成，所述发热棒的一端置于引燃器外壳(121)内，通过导热套管(123)与引燃器外壳(121)固定，所述蓄热体(125)位于引燃器外壳(121)内并与发热棒(122)套接，隔热体(125)固定设于蓄热体(124)和引燃器外壳(121)之间，引燃器外壳(121)通过密封端盖(126)密封，所述发 热棒(122)由氮化硅棒体和螺旋形发热丝构成，螺旋形发热丝位于氮化硅棒体内部，螺旋形发热丝采用钨丝或钼丝。 

9.根据权利要求1或2或3或4所述的柴油机尾气净化的升温装置，其特征在于：所述燃料转换机构(11)的喷油孔的直径为0.6～1.2mm，所述高温导向机构(21)呈螺旋形。 

10.用于柴油机尾气净化的净化系统，包括供油机构(4)、供气机构(5)、控制模块(6)、颗粒捕集器，其特征在于：还包括权利要求1至9任意一项所述的升温装置，所述供油机构(4)与燃料转换机构的进油管(111)连通，所述供气机构(5)与气管(3)连通，所述升温装置的进口与柴油机排气管固定连接，升温装置的出口与颗粒捕集器的进口固定连接，所述供油机构(4)、供气机构(5)、供热体(112)、引燃器(12)均通过数据线与控制模块(6)连接。