CN204060866U - 柴油机废气再净化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种柴油机废气再净化装置，其包括：燃烧加热单元、过滤单元、压力传感器、及温度传感器，所述燃烧加热单元设置在引擎排气出口端，所述燃烧加热单元具有燃烧室、将燃料导入燃烧室的燃料雾化装置以及用以点火燃烧由燃料雾化装置喷出雾化燃料的点火装置；所述过滤单元其内设置至少一触媒，所述触媒用以过滤或分离有毒气体还原为无毒空气排出；所述压力传感器设置于触媒二端，用以提供监测触媒前后排气压力的讯号输出；所述温度传感器设置于过滤单元内，用以侦测其温度，并将其燃烧温度的讯号输出。以瞬态燃烧处理直接在行驶的过程中直接进行废气的燃烧处理，而不需将车辆静止下来。

Description

柴油机废气再净化装置

技术领域

本实用新型有关一种柴油机废气再净化装置，尤其涉及一种不会因为残留黑烟颗粒的累积进而损害引擎与影响发电机功能的柴油机废气再净化装置。 

背景技术

  柴油引擎的原理是以压缩点火方式，在气缸内引燃柴油或替代性燃料；由于热效率良好，且动力输出巨大，因此柴油引擎得以广泛运用于大型车辆中。  

柴油燃烧过程中常会产生各种气、液、固态污染物，最主要为粒状物(PM)、黑烟(Soot)、氮氧化物(NOx)等。另外也排放一氧化碳(CO)、硫氧化物(SOx)、二氧化碳(CO2)、及碳氢化合物(HC)等气状污染物。由各项研究显示，氮氧化物是形成酸雨的元凶，亦会破坏臭氧层，与阳光作用会产生有害的光化烟雾；粒状污染物或黑烟中常含有多环芳香烃 (PAHs，polycyclic aromatic hydrocarbons)及金属化合物等，极可能造成人类肺部、气管、呼吸道等病变。由于这些因素导致了严重的生态环境的破坏，也危害了人体的健康，故逐渐为大众所关切。  

污染粒子的大小一般约在2μm左右，在1μm以下的微小粒子也很多，粒状污染物吸进人体后会刺激肺部系统，若长期吸入会造成慢性呼吸系统疾病。这些粒状污染物中并非只有眼睛看得到的黑烟(Soot)，也就是固形质碳(Solid Carbon)，另外还含有许多重质的碳氢化合物类，这些用有机溶剂可以溶解，称为可溶有机物质(Soluable Organic Fraction，简称SOF)，这些物质并非只有粒子状单独浮游，以液状附着在碳微粒上的情形也有存在。这种可溶有机物质为苯类(Benzo-a-Pyrene简称Bap)的多环芳香族化合物 (Poly-Aromatics Series)及硝基化合物(PAN)、硝(Nitro) 等，都有致癌的虑。

由此可见，如何由防制技术或管制策略着手，进而削减柴油车辆的排气污染，以改善空气质量，一直被视为重要的环保课题的一。

改善柴油引擎排气污染的方法着重于燃烧过程设计及引擎运转条件控制。然而现阶段柴油车辆前处理污染控制技术的进步已达到技术饱和的状态，所以要在柴油车辆的前处理技术方面做进一步的技术突破，俨然相当有限；在排气再净化方面，可以用触媒(Particulate trap)过滤引擎排气中的微粒；触媒的原理为让引擎排气通过孔隙微小紧密的滤蕊，截留烟粒而达到过滤的功能。触媒使用一段时间后，烟粒会堆积于滤蕊的孔隙上，引擎排气背压逐渐增加，引擎马力输出降低，甚至造成引擎过热现象。如果能将触媒内堆积的烟粒藉氧化燃烧的方式去除，则可使触媒回复过滤功能。  

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于：提供一种移动式车辆上的触媒能完全自动再生，特别在蜂巢式贵金属陶瓷净化触媒前端加装一组全自动加热处理系统。 

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是： 

一种柴油机废气再净化装置，其包括：燃烧加热单元、过滤单元、压力传感器、及温度传感器，所述燃烧加热单元设置在引擎排气出口端，所述燃烧加热单元具有燃烧室、将燃料导入燃烧室的燃料雾化装置以及用以点火燃烧由燃料雾化装置喷出雾化燃料的点火装置；所述过滤单元其内设置至少一触媒，所述触媒用以过滤或分离有毒气体还原为无毒空气排出；所述压力传感器设置于触媒二端，用以提供监测触媒前后排气压力的讯号输出；所述温度传感器设置于过滤单元内，用以侦测其温度，并将其燃烧温度的讯号输出。

采用了上述技术方案，本实用新型有益效果为：由于燃烧加热单元、过滤单元、压力传感器、及温度传感器的设置，以瞬态燃烧处理直接在行驶的过程中直接进行废气的燃烧处理，而不需将车辆静止下来。

本实用新型的进一步改进如下：

进一步地，所述燃料雾化装置设置在燃烧室侧壁上，而点火装置则设置在燃料雾化装置的一侧边，使前述燃料雾化装置所喷出的雾化燃料通过点火装置后燃烧。

进一步地，所述燃料雾化装置外罩设有均温滤网，以提供燃烧室温度平均以及防止燃烧的燃料被废气吹息。

进一步地，所述柴油机废气再净化装置还包括显示单元。 

进一步地，所述显示单元能显示车辆启动的次数。 

进一步地，所述显示单元能显示车辆启动后的累计时数。 

进一步地，所述显示单元能显示压力传感器监测到触媒前后的背压差。

附图说明  

图1为本实用新型柴油机废气再净化装置的示意图。

图中元件符号说明：1.燃烧加热单元，11.燃烧室，12.燃料雾化装置，13.点火装置，14.燃料，15.进气管道，16.鼓风机，17.均温滤网，2.过滤单元，21.直通式陶瓷触媒，22.多孔式蜂巢触媒，3.压力传感器，4.温度传感器，5.电子控制单元，6.排气出口端。

具体实施方式  

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步地说明。

如图1所示，为符合本实用新型的柴油机废气再净化装置，其包括：燃烧加热单元1、过滤单元2、压力传感器3、温度传感器4以及电子控制单元5(ECU)。  

燃烧加热单元1设置在引擎排气出口端6。燃烧加热单元1具有燃烧室11、进气管道15、将燃料14导入燃烧室11的燃料雾化装置12以及用以点火燃烧由燃料雾化装置12喷出雾化燃料的点火装置13。燃烧加热单元1或具有将燃料14导入以及用以燃烧雾化燃料的雾化燃烧装置(即为燃料雾化装置12与点火装置13组合后的结合装置)。其中燃料14为甲醇、乙醇、瓦斯以及燃油等可燃物质。  

过滤单元2内设置至少一触媒，该触媒用以过滤或分离有毒气体还原为无毒空气排出。本实用新型的触媒是以一直通式陶瓷触媒21以及一多孔式蜂巢触媒22作说明；其中该直通式陶瓷触媒21利用燃烧加热单元1在线自动加热将直通式陶瓷触媒21还原再生，而多孔式蜂巢触媒22用以净化排烟的滤烟净化器；影响触媒再生特性的主要参数为：1、排气温度，须高于烟粒燃点，烟粒氧化燃烧温度为 500~600℃，若滤蕊涂覆触媒，氧化温度降低至约400℃；2、排气流量；3、排气中的含氧量；4、烟粒负荷。  

触媒为一种引导引擎废气通过具有为小孔隙滤材，并通过触媒截留废气中的粒状物而达到过滤的功能的设备。多孔式蜂巢触媒22是以陶瓷材料做成蜂巢结构，其两相邻信道的一出口封闭，另一通道引导废气由进口处流入，被迫穿过管壁，由相邻通道流出，烟粒遭截留而达滤烟效果，多孔式蜂巢触媒22的结构示意图，如图1所示。  

压力传感器3设置在触媒前后二端，以提供监测触媒前后排气压力的讯号输出。温度传感器4设置在过滤单元2内，通过侦测其温度，亦将其燃烧温度的讯号输出。电子控制单元5电连接燃烧加热单元1、压力传感器 3以及温度传感器4。依据各传感器的讯号配合电子控制单元5的参数进行点火装置13点燃由燃料雾化装置12喷出雾化燃料的控制功能。一旦启动本实用新型的燃烧加热单元1，则能在20分钟内提供平均温度达500℃的以上的热源进入触媒(直通式陶瓷触媒21)内，并把有毒粒子烧净与还原触媒，使触媒达到通畅的滤烟功能。其中该电子控制单元5进而包括作动器(图中未显示)，该作动器接受电子控制单元5 所传送的控制量，亦将此控制量转换成物理量来作动燃料雾化装置12与点火装置13。  

燃烧加热单元1安置在陶瓷触媒前端靠近引擎排气出口端，其主体为不锈钢圆管，中段侧边加装燃料雾化装置12 以及一油管外接油箱，该燃料雾化装置12采用微电脑控制电子点火装置13。  

点火装置13与燃料雾化装置12由电子控制单元5全程监控，配合电子控制单元5的参数进行点火装置13点燃燃料；所述柴油机废气再净化装置还包括显示单元（未图示），显示单元能显示所述参数。其中该参数是车辆启动的次数或是是车辆启动后的累计时数，如车辆启动累计50小时(依车辆需求调整)；其中该参数是压力传感器3监测到触媒前后的背压差，如背压差达到3kpa时电子控制单元5就会传达讯号，指示驾驶启动燃烧加热单元1。  

燃烧加热单元1 燃烧所需的空气为利用引擎废气里的空气或进而包括由一鼓风机16送风经由进气管道进入燃烧加热单元1，本实用新型能设计选择在停车时开始启动燃烧加热单元1。首先鼓风机16 送风，再由点火装置13点火，如系统检查正常，则开始启动并供应燃料，如在10秒内温度侦测提升未达20℃则重新点火再启动，如此10次都未能启动燃烧时，故障灯亮起，通知技术人员维修。  

当油料传感器侦测到油量不足需要填加燃料时，在燃烧过程中会自动关闭点火装置13与燃料雾化装置12，待添加燃料后可再启动继续燃烧，如正在加热燃烧中，突然启动车辆，点火装置13与燃料雾化装置12会自动关闭，等待车辆完全静止熄火时，可再启动系统燃烧，一直到所设定20分钟预定燃烧时间完成，才会自动停止，以将装置在后端的多孔式蜂巢触媒22内所累积的黑臭炭粒子完全燃烧清除(再生)，并等待下次燃烧重新开始。  

为防止燃烧加热单元1正式运作时，废气会将雾化燃料火焰吹灭，其能于燃料雾化装置12外罩设一均温滤网17，以提供燃烧室11温度平均以及防止燃烧的燃料被废气吹息。  

本实用新型所提供的柴油机废气再净化装置，具有下列的优点：本实用新型的柴油机废气再净化装置，主要是以瞬态燃烧处理直接在行驶的过程中直接进行废气的燃烧处理，而不需将车辆静止下来。  

本实用新型直接使用引擎废气里的空气在燃烧室11直接进行燃烧及进行再生的步骤，其效果能使氮氧化物(NOx)可清除50%以上；如使用鼓风机16将空气引进燃烧室11直接进行燃烧及进行再生的步骤，其效果均能使碳氢化合物(HC)、一氧化碳(CO)可清除80%，氮氧化物(NOx)可清除20%以上，黑烟粒子可清除90%以上。  

本实用新型不局限于上述具体的实施方式，本领域的普通技术人员从上述构思出发，不经过创造性的劳动，所作出的种种变换，均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种柴油机废气再净化装置，其包括：燃烧加热单元、过滤单元、压力传感器、及温度传感器，其特征在于：所述燃烧加热单元设置在引擎排气出口端，所述燃烧加热单元具有燃烧室、将燃料导入燃烧室的燃料雾化装置以及用以点火燃烧由燃料雾化装置喷出雾化燃料的点火装置；所述过滤单元其内设置至少一触媒，所述触媒用以过滤或分离有毒气体还原为无毒空气排出；所述压力传感器设置于触媒二端，用以提供监测触媒前后排气压力的讯号输出；所述温度传感器设置于过滤单元内，用以侦测其温度，并将其燃烧温度的讯号输出。

2.如权利要求1项所述的柴油机废气再净化装置，其特征在于：所述燃料雾化装置设置在燃烧室侧壁上，而点火装置则设置在燃料雾化装置的一侧边，使前述燃料雾化装置所喷出的雾化燃料通过点火装置后燃烧。

3.如权利要求1项所述的柴油机废气再净化装置，其特征在于：所述燃料雾化装置外罩设有均温滤网，以提供燃烧室温度平均以及防止燃烧的燃料被废气吹息。

4.如权利要求3项所述的柴油机废气再净化装置，其特征在于：所述柴油机废气再净化装置还包括显示单元。

5.如权利要求4项所述的柴油机废气再净化装置，其特征在于：所述显示单元能显示车辆启动的次数。

6.如权利要求5项所述的柴油机废气再净化装置，其特征在于：所述显示单元能显示车辆启动后的累计时数。

7.如权利要求6项所述的柴油机废气再净化装置，其特征在于：所述显示单元能显示压力传感器监测到触媒前后的背压差。