CN205840954U - 一种柴油发动机尾气的后处理装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种柴油发动机尾气的后处理装置，包括点火升温装置，点火升温装置包括：升温单元、燃烧单元和油气混合单元，升温单元的入口与燃烧单元的出口连接，燃烧单元的入口与油气混合单元的出口连接；油气混合单元用于将柴油从油气混合单元内部喷出，且由陶瓷点火塞引燃；升温单元用于将燃烧的火焰与尾气一起送入ART系统，以利用尾气中残余的氧气助燃来使得尾气的温度迅速升高，使得滞留在DPF内的微小颗粒物燃烧并以二氧化碳的形式排出。本实用新型所提供的柴油发动机尾气的后处理装置能够将柴油发动机所排放的尾气温度迅速上升至500~600℃，从而辅助DPF完成再生，使得柴油发动机所排放的尾气得到净化，达到国IV、国V的排放标准。
Description
技术领域
本实用新型属于柴油发动机领域，尤其是涉及一种柴油发动机尾气的后处理装置。
背景技术
当柴油机（车）尾气经过主动再生处理（Active Regeneration Treatment）系统时，先利用氧化型催化器（DOC）对尾气废气中的一氧化碳和碳氢化合物进行氧化催化，使其转化成水和二氧化碳。然后，通过颗粒物过滤器（DPF）对尾气中的微小颗粒物进行捕集，当颗粒物的滞留使得排气背压达到系统预设值时，自动启动点火升温装置，使沉积在颗粒物过滤器内的颗粒物进行再生，使用该装置可使（DPF）再生更均匀。在此种情况下，需要对柴油发动机尾气进行升温处理。
发明内容
本实用新型的目的在于，针对目前存在的问题，提供一种柴油发动机尾气的后处理装置。
为此，本实用新型提供如下技术方案：
一种柴油发动机尾气的后处理装置，所述柴油发动机尾气的后处理装置包括点火升温装置，所述点火升温装置设置在柴油发动机的尾气排放管路上，所述点火升温装置包括：升温单元、燃烧单元和油气混合单元，柴油发动机尾气在所述升温单元中流动，所述升温单元的入口与所述燃烧单元的出口连接，所述燃烧单元的入口与油气混合单元的出口连接；所述燃烧单元部分设置在升温单元内部，所述燃烧单元设置有陶瓷点火塞，在陶瓷点火塞上方的燃烧单元壁上设置有燃烧单元进气管；所述油气混合单元用于将柴油从油气混合单元内部喷出，然后由陶瓷点火塞引燃；所述升温单元用于将燃烧产生的火焰经过扰流器与尾气一起送入主动再生处理系统，以利用尾气中残余的氧气助燃来使得尾气的温度迅速升高，从而使滞留在颗粒物过滤器内的微小颗粒物燃烧并以二氧化碳的形式排出；所述燃烧单元包括柱形套筒，所述柱形套筒倾斜设置在升温单元上，以减小发动机尾气在升温单元中的流动阻力。所述柱形套筒和升温单元之间的夹角为30~60度，所述柱形套筒与升温单元成锐角的一侧筒壁伸入至升温单元内，所述柱形套筒内部设置有燃烧管，所述燃烧管在远离油气混合单元的一端设置有用于汇聚燃烧的火焰的喇叭口，所述陶瓷点火塞与燃烧单元连接的一端伸入至燃烧管内部。
优选地，所述柱形套筒包括内套筒和外套筒，所述内套筒和外套筒内外相套叠组成柱形套筒，所述内套筒和外套筒之间设置有隔热腔。
优选地，所述燃烧单元进气管穿过柱形套筒且延伸至燃烧管的管壁外侧。
优选地，所述燃烧管在靠近喇叭口一端的外侧壁与柱形套筒之间设置有空气挡板，所述空气挡板用于对从燃烧单元进气管进入的空气进行均匀地分流。
优选地，所述油气混合单元内设置有油气混合器，所述油气混合器的外侧面上设置有进油管和油气混合单元进气管，所述油气混合器用于混合柴油和空气以使柴油雾化。
优选地，所述油气混合器设置有喷嘴，所述喷嘴上设置有多个喷嘴孔，用于使混合后的柴油和空气再次雾化，所述喷嘴伸入至燃烧管内。
优选地，所述柱形套筒上设置有用于固定陶瓷点火塞的点火塞接头，所述点火塞接头的下端位于柱形套筒和燃烧管之间，陶瓷点火塞下端的氮化硅点火针穿过点火塞接头伸入至燃烧管内。
优选地，所述柴油发动机尾气的后处理装置还包括扰流装置。所述扰流装置与柴油发动机尾气后处理的点火升温装置连接，点火升温装置所加热的尾气和点火升温装置所产生的气体相混合后成为混合气体并进入扰流装置进行均混处理。所述扰流装置包括壳体、设置在壳体两端的法兰以及设置在壳体内部的均压部件和混合部件，所述均压部件和混合部件之间设置有过渡腔，所述过渡腔用于容纳经均压部件均压后的混合气体并向混合气体的气流下游输送给混合部件，所述均压部件用于对进入扰流装置的混合气体进行均压处理且使得混合气体的压力得以均衡，所述混合部件用于对经均压部件均压处理后的混合气体再进行混合处理且使得经过混合部件的混合气体充分混合，经过混合部件混合处理后的混合气体送入氧化型催化器和颗粒过滤器。通过均压部件和混合部件的联合使用，本实用新型实现了对点火升温装置所加热的尾气和点火升温装置所产生的气体相混合后的混合气体进行均混处理的效果，从而使DPF捕集器均恒再生，避免了DPF捕集器因局部再生而出现破裂，解决了DPF捕集器频繁再生的难题。优选地，所述均压部件包括均压板，所述均压板沿着壳体的圆周内壁均匀地设置。所述均压板与壳体的轴线方向成60°~80°斜向设置，所述均压板与壳体的内壁成60°~80°沿混合气体的气流方向设置。均压板的这种设置方式使得混合气体能够形成螺旋状气流，并且能够减少混合气体的压降损失。
优选地，所述混合部件包括混合板，所述混合板沿着壳体的圆周内壁均匀地设置。所述混合板与壳体的轴线方向成60°~80°斜向设置，所述混合板与壳体的内壁成60°~80°沿混合气体的气流方向设置。混合板的这种设置方式使得螺旋状的混合气体能够均混，并且能够减少混合气体的压降损失。
优选地，均压板沿壳体的轴线方向逆时针斜向设置，混合板沿壳体的轴线方向顺时针斜向设置；或者均压板沿壳体的轴线方向顺时针斜向设置，混合板沿壳体的轴线方向逆时针斜向设置。通过使均压板和混合板沿相反的方向倾斜，使得经均压板均压处理得到的螺旋状混合气体气流能够被混合板混合处理成均匀的混合气体气流，从而进一步满足本实用新型的均匀混合需求。
优选地，均压板为3个，混合板为3个；均压板或混合板沿着壳体的轴线旋转对称设置在壳体上；设置在壳体上的3个均压板或3个混合板在壳体两端的法兰上的投影为含有等边三角形圆孔的圆环。
优选地，设置在壳体上的3个均压板和3个混合板在壳体两端的法兰上的叠加投影为含有正六边形圆孔的圆环。
优选地，均压板或混合板为半水滴的形状。通过将均压板和混合板设置为半水滴的形状，从而只改变扰流装置内部混合气体的流向，而不会出现因扰流装置内部截留而产生增压的情况，从而减少混合气体的压降损失。
优选地，均压部件的均压板和混合部件的混合板之间沿着壳体轴线的距离设置为使得混合板位于混合气体经均压板汇聚后的汇聚点处。通过这样的设置方式，提高了经混合板混合处理的混合气体的均匀程度。
优选地，所述壳体包括内外双层套管，所述均压部件和混合部件设置在内套管的内部，内套管和外套管两者的筒壁之间设置有隔热腔。通过设置隔热腔来隔绝壳体内部与外部的热量传递，减少了混合气体的热损失。
优选地，所述内套管沿着混合气体气流方向的下游一端设置有喇叭口。这样的喇叭口避免了对混合气体的气流产生阻力而增加管内压强。
本实用新型所提供的柴油发动机尾气的后处理装置具有以下技术效果：
（1）传统车型的柴油发动机所排放尾气的温度一般不会超过300℃，因此满足不了DPF的再生需求。本实用新型所提供的柴油发动机尾气的后处理装置能够将柴油发动机所排放的尾气温度迅速上升至500~600℃，从而辅助DPF完成再生以对柴油发动机排放的尾气进行净化处理，从而达到国IV、国V的排放标准；
（2）本实用新型所提供的柴油发动机尾气的后处理装置在燃烧单元壁上设置有燃烧单元进气管，解决了柴油机发动机尾气排放的倍压问题，避免了因燃烧单元内的气体压强小于升温单元内的其他压强而使得火焰无法喷出的问题；同时增加了燃烧单元和升温单元过渡段之间的氧气含量，进一步使得火焰能够完全燃烧；
（3）本实用新型所提供的柴油发动机尾气的后处理装置采用油气混合器，使得柴油和空气能够充分混合，无需加热即可雾化，从而能够保证产生的油雾中氧气含量能够使得柴油能够充分燃烧而不会产生大量积碳；
（4）本实用新型所提供的柴油发动机尾气的后处理装置还采用扰流装置。点火升温装置和扰流装置的共同作用有效地提高了柴油发动机尾气的温度。并且，通过扰流装置对柴油发动机尾气和点火升温装置所产生的气体相混合产生的混合气体进行扰流处理，使得柴油发动机尾气能够被火焰均匀加温，而均匀加温的柴油发动机尾气能够高效地再生DPF，使得所排放尾气得到高效净化处理，从而达到国IV、国V的排放标准。
附图说明
图1为本实用新型所提供的柴油发动机尾气的后处理装置中的扰流装置的立体图；
图2为本实用新型所提供的柴油发动机尾气的后处理装置中的扰流装置的正面剖视图；
图3为本实用新型所提供的柴油发动机尾气的后处理装置中的扰流装置的内套管的立体图；
图4为本实用新型所提供的柴油发动机尾气的后处理装置中的扰流装置的仰视图；
图5为本实用新型所提供的柴油发动机尾气的后处理装置中的扰流装置的均压板或混合板的示意图；
图6为本实用新型所提供的柴油发动机尾气的后处理装置中的点火升温装置的示意图；
图7为本实用新型所提供的柴油发动机尾气的后处理装置中的燃烧单元的示意图；
图8为本实用新型所提供的柴油发动机尾气的后处理装置中的油气混合单元的示意图；
图9为本实用新型所提供的柴油发动机尾气的后处理装置中的空气挡板的示意图；
图中：1-壳体；2-法兰；3-均压板；4-混合板；5-过渡腔；101-内套管；102-外套管；103-隔热腔；104-喇叭口；6-升温单元；7-燃烧单元；8-油气混合单元；9-陶瓷点火塞；601-升温单元筒体；602-筒体法兰；701-柱形套筒；702-燃烧管；703-燃烧单元进气管；704-空气挡板；801-进油管；802-油气混合单元进气管；803-喷嘴；804-喷嘴孔；901-点火塞接头。
具体实施方式
下面将参照附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细地描述。
柴油发动机尾气的后处理装置包括扰流装置，扰流装置与柴油发动机尾气后处理的点火升温装置连接，点火升温装置所加热的尾气和点火升温装置所产生的气体相混合成为混合气体，所述混合气体进入扰流装置以进行均混处理；扰流装置包括壳体1、设置在壳体两端的法兰2以及设置在壳体内部的一组均压板3和一组混合板4，均压板3和混合板4之间设置有过渡腔5，过渡腔5用于容纳经均压板3均压的混合气体并将其输送给混合板4，均压板3用于对进入扰流装置的混合气体进行均压处理以使得混合气体的压力变得均衡，混合板4用于对经均压板3均压处理的混合气体再进行混合处理以使得经过混合板4的混合气体充分混合，经过混合板4混合处理后的混合气体送入氧化型催化器和颗粒过滤器中。
均压板3沿着壳体1的圆周内壁均匀地设置。均压板3与壳体1的轴线方向成60°~80°斜向设置，均压板3与壳体1的内壁成60°~80°顺着混合气体的气流方向设置。
混合板4沿着壳体1的圆周内壁均匀地设置。混合板4与壳体1的轴线方向成60°~80°斜向设置，混合板4与壳体1的内壁成60°~80°顺着混合气体的气流方向设置。
均压板3沿着壳体1的轴线方向逆时针斜向设置，混合板4沿着壳体1的轴线方向顺时针斜向设置；或者均压板3沿着壳体1的轴线方向顺时针斜向设置，混合板4沿着壳体1的轴线方向逆时针斜向设置。
均压板3为3个，混合板4为3个；均压板3或混合板4沿着壳体1的轴线旋转对称设置在壳体上；设置在壳体1上的3个均压板3或3个混合板3在壳体1两端的法兰2上的投影为含有等边三角形圆孔的圆环。设置在壳体1上的3个均压板3和3个混合板4在壳体1两端的法兰2上的叠加投影为含有正六边形圆孔的圆环。
均压板和混合板之间沿着壳体轴线的距离为120~130 mm，优选为125 mm。
壳体1包括内外双层套管，均压板3和混合板4设置在内套管101的内部，内套管101和外套管102两者的筒壁之间设置有隔热腔103。
内套管101沿着混合气体气流方向的下游一端设置有喇叭口104。
柴油发动机尾气的后处理装置还包括点火升温装置，点火升温装置设置在柴油发动机的尾气排放管路上，点火升温装置包括：升温单元6、燃烧单元7和油气混合单元8，升温单元6中流经柴油发动机尾气，升温单元6的入口与燃烧单元7的出口连接，燃烧单元7的入口与油气混合单元8的出口连接；燃烧单元7的一部分设置在升温单元6内部，燃烧单元7设置陶瓷点火塞9，燃烧单元7的壁上设置有燃烧单元进气管703；油气混合单元8用于将柴油从油气混合单元8内部喷出，然后由陶瓷点火塞9引燃；升温单元6用于将燃烧的火焰经过扰流器与尾气一起进入ART系统，以利用尾气中的残余氧气助燃来使得尾气的温度迅速升高，从而使滞留在DPF内的微小颗粒物燃烧并以二氧化碳的形式排出；燃烧单元7包括柱形套筒701，柱形套筒701倾斜设置在升温单元6上，柱形套筒701与升温单元6之间的角度为40~50°，柱形套筒701与升温单元6成锐角的一侧筒壁伸入至升温单元6内，柱形套筒701内部设置有燃烧管702，燃烧管702在远离油气混合单元8的一端设置有用于汇聚燃烧的火焰的喇叭口，陶瓷点火塞9与燃烧单元7连接的一端伸入至燃烧管702内部。柱形套筒701的一部分设置在升温单元6内，使得能够通过筒壁来避免尾气对从喇叭口中喷出的火焰产生影响，从而保证火焰的稳定性。
柱形套筒701包括内套筒和外套筒，内套筒和外套筒内外相套叠组成柱形套筒，所述内套筒和外套筒之间设置有隔热腔。
燃烧单元进气管703穿过柱形套筒且延伸至燃烧管702的管壁外侧。
燃烧管702在靠近喇叭口一端的外侧壁与柱形套筒701之间设置有空气挡板704，空气挡板704用于对从燃烧单元进气管703进入的空气进行均匀地分流。
油气混合单元8内设置有油气混合器，油气混合器的外侧面上设置有进油管801和油气混合单元进气管802，油气混合器用于混合柴油和空气以使得柴油雾化。进入油气混合器的柴油和空气的质量比为1:14~1:16，优选为1:14.3。
油气混合器设置有喷嘴803，喷嘴803伸入至燃烧管702内，喷嘴803上设置有多个喷嘴孔804，用于对喷出的柴油和空气混合物进行再次雾化。喷嘴孔804的孔径为Φ1.2~2.0mm。
陶瓷点火塞9下端的氮化硅点火针与油气混合器的喷嘴803之间的距离为30 mm。在此距离下，油雾的分散效果好，且使得陶瓷点火塞9下端的氮化硅点火针上的积碳较少。
柱形套筒701上设置有用于固定陶瓷点火塞9的点火塞接头901，点火塞接头901的下端位于柱形套筒701和燃烧管702之间，陶瓷点火塞9下端的氮化硅点火针穿过点火塞接头伸入至燃烧管702内。
上述具体实施方式用来解释说明本实用新型，仅为本实用新型的优选实施方案，而不是对本实用新型进行限制。在本实用新型的精神和权利要求的保护范围内对本实用新型作出的任何修改、等同替换、改进等都落入本实用新型的保护范围内。
Claims (10)
1.一种柴油发动机尾气的后处理装置，所述柴油发动机尾气的后处理装置包括点火升温装置，其特征在于，所述点火升温装置设置在柴油发动机的尾气排放管路上，所述点火升温装置包括：升温单元、燃烧单元和油气混合单元，柴油发动机尾气在所述升温单元中流动，所述升温单元的入口与所述燃烧单元的出口连接，所述燃烧单元的入口与所述油气混合单元的出口连接；所述燃烧单元的一部分设置在所述升温单元内部，所述燃烧单元设置有陶瓷点火塞，在所述燃烧单元壁上设置有燃烧单元进气管；所述油气混合单元用于将柴油从油气混合单元内部雾化喷出，然后由陶瓷点火塞引燃；所述升温单元用于将燃烧产生的火焰与尾气一起送入主动再生处理系统，以利用尾气中残余的氧气助燃来使得尾气的温度迅速升高，从而使滞留在颗粒物过滤器内的微小颗粒物燃烧并以二氧化碳的形式排出；所述燃烧单元包括柱形套筒，所述柱形套筒倾斜设置在升温单元上，所述柱形套筒与升温单元成锐角的一侧筒壁伸入至升温单元内，所述柱形套筒内部设置有燃烧管，所述燃烧管在远离油气混合单元的一端设置有用于汇聚燃烧的火焰的喇叭口，所述陶瓷点火塞与燃烧单元连接的一端伸入至燃烧管内部。
2.根据权利要求1所述的柴油发动机尾气的后处理装置，其特征在于，所述柱形套筒包括内套筒和外套筒，所述内套筒和外套筒内外相套叠组成柱形套筒，所述内套筒和外套筒之间设置有隔热腔。
3.根据权利要求1所述的柴油发动机尾气的后处理装置，其特征在于，所述燃烧单元进气管穿过柱形套筒且延伸至燃烧管的管壁外侧。
4.根据权利要求1所述的柴油发动机尾气的后处理装置，其特征在于，所述燃烧管在靠近喇叭口一端的外侧壁与柱形套筒之间设置有空气挡板，所述空气挡板用于对由所述燃烧单元进气管进入的空气进行均匀地分流。
5.根据权利要求1所述的柴油发动机尾气的后处理装置，其特征在于，所述油气混合单元内设置有油气混合器，所述油气混合器的外侧面上设置有进油管和油气混合单元进气管，所述油气混合器用于混合柴油和空气以使柴油雾化。
6.根据权利要求5所述的柴油发动机尾气的后处理装置，其特征在于，所述油气混合器设置有喷嘴，所述喷嘴上设置有多个喷嘴孔，用于使混合后的柴油和空气再次雾化，所述喷嘴伸入至燃烧管内。
7.根据权利要求1所述的柴油发动机尾气的后处理装置，其特征在于，所述柱形套筒上设置有用于固定陶瓷点火塞的点火塞接头，所述点火塞接头的下端位于柱形套筒和燃烧管之间，所述陶瓷点火塞下端的氮化硅点火针穿过点火塞接头伸入至燃烧管内。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的柴油发动机尾气的后处理装置，其特征在于，所述柴油发动机尾气的后处理装置还包括扰流装置，所述扰流装置与柴油发动机尾气后处理的点火升温装置连接，点火升温装置所加热的尾气和点火升温装置所产生的气体相混合所产生的混合气体进入扰流装置以进行均混处理；所述扰流装置包括壳体、设置在壳体两端的法兰以及设置在壳体内部的均压部件和混合部件，所述均压部件和混合部件之间设置有过渡腔，所述过渡腔用于容纳经均压部件均压后的混合气体并将其输送至混合部件，所述均压部件用于对进入扰流装置的混合气体进行均压处理以使得混合气体的压力变得均衡，所述混合部件用于对经均压部件均压处理后的混合气体进行混合处理以使得经过混合部件的混合气体充分混合。
9.根据权利要求8所述的柴油发动机尾气的后处理装置，其特征在于，所述均压部件包括均压板，所述均压板沿着壳体的圆周内壁均匀地设置；所述均压板与壳体的轴线方向成60°~80°斜向设置，所述均压板与壳体的内壁成60°~80°顺着混合气体的气流方向设置；所述混合部件包括混合板，所述混合板沿着壳体的圆周内壁均匀地设置；所述混合板与壳体的轴线方向成60°~80°斜向设置，所述混合板与壳体的内壁成60°~80°顺着混合气体的气流方向设置；均压板沿着壳体的轴线方向逆时针斜向设置，混合板沿着壳体的轴线方向顺时针斜向设置；或者均压板沿着壳体的轴线方向顺时针斜向设置，混合板沿着壳体的轴线方向逆时针斜向设置。
10.根据权利要求9所述的柴油发动机尾气的后处理装置，其特征在于，所述均压板为3个，所述混合板为3个；所述均压板和所述混合板沿着壳体的轴线旋转对称设置在壳体上；设置在壳体上的3个均压板或3个混合板在壳体两端的法兰上的投影为含有等边三角形圆孔的圆环；设置在壳体上的3个均压板和3个混合板在壳体两端的法兰上的叠加投影为含有正六边形圆孔的圆环。
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2016
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