CN217501779U

CN217501779U - 发动机排气系统和车辆

Info

Publication number: CN217501779U
Application number: CN202221690582.7U
Authority: CN
Inventors: 曹学涛; 李宗�; 王瑞峰
Original assignee: Great Wall Motor Co Ltd
Current assignee: Great Wall Motor Co Ltd
Priority date: 2022-06-30
Filing date: 2022-06-30
Publication date: 2022-09-27
Anticipated expiration: 2032-06-30

Abstract

本实用新型提供了一种发动机排气系统和车辆，本实用新型的发动机排气系统中设有颗粒捕集单元和捕集器再生单元，且颗粒捕集单元具有并联在排气管路中的至少两个颗粒捕集器；捕集器再生单元包括反吹装置，以及与各颗粒捕集器一一对应设置的反吹管路，且反吹管路具有连接反吹装置和颗粒捕集器出口的反吹进气管，和连接颗粒捕集器进气侧的反吹出气管。本实用新型所述的发动机排气系统，通过设置有反吹装置对颗粒捕集器进行反吹，并使反吹出气管与颗粒捕集器的进气侧相连，便于在不增加外部热源的情况下，实现颗粒捕集器的再生，且使得颗粒捕集器的再生较为充分，并利于防止颗粒捕集器的烧蚀问题发生。

Description

发动机排气系统和车辆

技术领域

本实用新型涉及发动机尾气处理技术领域，特别涉及一种发动机排气系统。同时，本实用新型还涉及一种配置有该发动机排气系统的车辆。

背景技术

颗粒捕集器(DPF)是目前最常见最有效的对车辆尾气中的颗粒物，如燃油燃烧不充分而产生的炭颗粒等进行过滤的技术，其可以对颗粒物(PM)达到90％以上的捕捉效果。但在颗粒捕集器的工作过程中，废气中的颗粒物在穿过过滤体多孔介质壁面时，会在壁面上出现堆积、存留，从而导致排气背压不断增加；当排气背压超过一定限值时，会造成发动机的工作性能明显下降，故而必须清除过滤体内沉积的颗粒物才能维持颗粒捕集器及发动机的正常工作，这个过程称为颗粒捕集器的再生。

颗粒捕集器再生的基本原理是使累积在颗粒捕集器处的炭颗粒发生氧化反应变成二氧化碳，随废气一起排入大气。根据再生原理的差异性，可将颗粒捕集器再生分为主动再生与被动再生两大类。

主动再生指由外界提供附加能源，提高过滤体的温度，使沉积在过滤体多孔介质壁面上的颗粒物燃烧，恢复过滤体的洁净状态。被动再生是利用化学催化的方法降低颗粒物的反应活性，使颗粒物在正常运行条件下燃烧，达到再生目的。由于被动再生受催化剂起燃温度范围、排气组分、发动机运行工况等条件限制，效果往往不明显，因此常使用主动再生技术。

但现有的主动再生技术多利用外部加热源，如喷油助燃、电加热、微波加热等技术，使颗粒捕集器过滤体温度提高，实现堆积颗粒物氧化从而完成再生过程。但利用外部热源加热技术需耗费大量能源，且存在加温不够导致再生不充分或加温过高导致颗粒捕集器烧蚀的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种发动机排气系统，用于防止颗粒捕集器的烧蚀问题发生。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种所述发动机排气系统中设有颗粒捕集单元和捕集器再生单元，且所述颗粒捕集单元具有并联在排气管路中的至少两个颗粒捕集器；所述捕集器再生单元包括反吹装置，以及与各所述颗粒捕集器一一对应设置的反吹管路，且所述反吹管路具有连接所述反吹装置和所述颗粒捕集器出口的反吹进气管，和连接所述颗粒捕集器进气侧的反吹出气管。

进一步的，所述排气管路中设有涡轮增压器，所述涡轮增压器排气侧连通所述颗粒捕集单元进气侧。

进一步的，所述涡轮增压器排气侧连接有催化器，所述催化器和所述颗粒捕集器入口之间连接有排气进气管。

进一步的，所述颗粒捕集器出口经排气出气管连接有消声器。

进一步的，于各所述排气进气管上设有第一控制阀，并于各所述排气出气管上设有第二控制阀。

进一步的，所述反吹出气管上设有第三控制阀。

进一步的，所述捕集器再生单元还包括控制器，所述控制器与各所述第一控制阀、各所述第二控制阀和各所述第三控制阀分别连接。

进一步的，所述反吹装置包括气体压缩装置。

进一步的，所述气体压缩装置的进气口连通空气滤清器的出气口。

相对于现有技术，本实用新型具有以下优势：

本实用新型所述的发动机排气系统，通过设置有反吹装置，并使反吹出气管与颗粒捕集器的进气侧相连，能够在不增加外部热源的情况下，实现颗粒捕集器的再生，且使得颗粒捕集器的再生较为充分，并防止颗粒捕集器发生烧蚀问题。

此外，通过使颗粒捕集单元的进气侧与涡轮增压器的排气侧相连，由于涡轮增压器的排气侧温度较高，从而能够为吹送至涡轮增压器排气侧的炭颗粒提供一个较高的环境温度，以便于其发生燃烧氧化反应，使颗粒捕集器的再生更为充分。

另外，通过使气体压缩装置的进气口连通空气滤清器的出气口，能够在将颗粒捕集器上累积的颗粒物吹送至颗粒捕集单元的进气侧的同时，为炭颗粒发生的燃烧氧化反应提供氧气，便于实现较好的再生效果。

本实用新型的另一目的在于提出一种车辆，所述车辆中设有如上所述的发动机排气系统。

本实用新型的车辆通过设置有如上所述的发动机排气系统，可减少发动机喷油量，提升动力经济性，避免因顾客驾驶工况与再生工况不符导致的颗粒捕集器频繁堵塞问题的发生。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例所述的发动机排气系统整体结构示意图；

图2为本实用新型实施例所述的第一颗粒捕集器再生时该发动机排气系统的工作示意图；

图3为本实用新型实施例所述的第二颗粒捕集器再生时该发动机排气系统的工作示意图；

图4为本实用新型实施例所述的颗粒捕集器的结构示意图。

附图标记说明：

100、空气滤清器；200、涡轮增压器；201、气压机；202、涡轮机；300、散热模块；400、发动机；500、催化器；610、第一颗粒捕集器；620、第二颗粒捕集器；700、消声器；800、气体压缩装置；810、第一控制阀；820、第二控制阀；830、第三控制阀；900、控制器；1001、反吹进气管；1002、反吹出气管；1101、排气进气管；1102、排气出气管；1201、第一通道；1202、第二通道；1203、多孔陶瓷壁；A1、高压喷射气流流动路线；B1、废气排放路线。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“背”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“连接件”应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以结合具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

实施例一

本实施例涉及一种发动机排气系统，该发动机排气系统中设有颗粒捕集单元和捕集器再生单元，且颗粒捕集单元具有并联在排气管路中的至少两个颗粒捕集器。捕集器再生单元包括反吹装置，以及与各颗粒捕集器一一对应设置的反吹管路，且反吹管路具有连接反吹装置和颗粒捕集器出口的反吹进气管1001，和连接颗粒捕集器进气侧的反吹出气管1002。

基于上述的整体介绍，作为一种较优的实施方式，如图1所示，在本实施例中，于排气管路中设有涡轮增压器200，涡轮增压器200排气侧连通颗粒捕集单元进气侧，由于涡轮增压器200的排气侧的温度较高，故而能够为被吹送至该处的炭颗粒提供一个较高的环境温度，以便于其发生燃烧氧化反应，有利于使颗粒捕集器的再生更为充分。

此外，作为优选的布置方式，在本实施例中，涡轮增压器200排气侧连接有催化器500，催化器500和颗粒捕集器入口之间连接有排气进气管1101。如图1所示，涡轮增压器200包括左右相对布置的气压机201和涡轮机202，上述涡轮增压器200的排气侧即为其设置有涡轮机202的一侧，发动机400的排气口直接和涡轮机202相连，并经涡轮机202排出发动机400在燃烧过程中的废气。而通过设置有催化器500，则能够增强废气中的CO、HC和NO_X等有害气体的活性，以促使其发生一定的氧化-还原化学反应，使其转变成为无害的二氧化碳、水和氮气后，再经颗粒捕集器排出。另外，上述的涡轮增压器200可为现有设备，在此不再对其结构进行赘述。

为减小设置有该发动机排气系统的车辆在行车过程中的噪声，作为优选的，在本实施例中，颗粒捕集器出口经排气出气管1102连接有消声器700。如图1中所示，两个上下间隔布置的颗粒捕集器的出口汇合后连接至消声器700，从而使颗粒捕集器的出气口排出的废气被传送至消声器700处，并经消声器700排出，以达到减小噪声的目的。此外，本实施例中的消声器700可为现有技术中常用到的汽车排气消声器，在此不再赘述。

另外，在本实施例中，于排气进气管1101上设有第一控制阀810，并于排气出气管1102上设有第二控制阀820，如图1中所示，位于上方第一控制阀810和第二控制阀820，用于控制上方的第一颗粒捕集器610是否进行排气工作，位于下方的第一控制阀810和第二控制阀820用于控制下方的第二颗粒捕集器620是否进行排气工作。另外，于反吹出气管1002上还设置有第三控制阀830，如图1中所示，位于上下方的两个第三控制阀830分别用于对位于上下方的颗粒捕集器与涡轮增压器200的排气侧连通与否进行控制。

为方便对各第一控制阀810、第二控制阀820以及第三控制阀830的打开或关闭进行控制，本实施例的捕集器再生单元还包括控制器900，控制器900与各第一控制阀810、各第二控制阀820和各第三控制阀830分别连接。需要说明的是，本实施例中的第一控制阀810、第二控制阀820以及第三控制阀830可选用现有技术中常用到的电磁阀，而本实施例中的控制器900可为现有技术中常用到的单片机、PLC等控制器。

另外，本实施例中的反吹装置包括气体压缩装置800。且气体压缩装置800可为现有技术中常用到的空气压缩机。在此需要说明的是，此处的空气压缩机利于提供较大的反吹气流，而利于对第一颗粒捕集器610或第二颗粒捕集器620上的颗粒物进行反吹，而可起到较好的反吹效果。不过应当理解的是，反吹装置除了可采用可增加气流气压的空气压缩机，还可采用能增加气流流速的结构，如鼓风机。并且此处的空气压缩机优选为另外增加的零件，亦可采用车辆上现有的可增加气流气压的装置。

如图1中所示，该发动机排气系统还包括空气滤清器100，空气滤清器100的入口连通大气，且其具有两个出气口，其中一个连通涡轮增压器200的气压机201进口，气压机201出口连通散热模块300，散热模块300连通发动机400进气口。空气滤清器100的另一个出气口连通气体压缩装置800的进气口，如此设置，便于在颗粒捕集器再生时，通过气体压缩装置800产生的高压喷射气流，能够在将颗粒捕集器上累积的颗粒物吹送至颗粒捕集单元的进气侧的同时，还可以为炭颗粒发生的燃烧氧化反应提供氧气，便于实现较好的再生效果。

在此应当理解的是，此处的空气滤清器100优选采用车辆上的现有结构，除此以外，其还可采用另外单独增加的零件，只是如此成本相对较高。

本实施例的颗粒捕集器的结构如图4所示，其为多孔陶瓷壁流式结构，包括第一通道1201以及套设在第一通道1201上的第二通道1202，且第一通道1201的出口侧被堵住，而第二通道1202的进口侧被堵住，形成相邻的通道中其一通道入口端被封堵，另一通道出口侧被封堵的结构。实际应用时，废气从第一通道1201的进口侧进入，必须穿过多孔陶瓷壁1203才能进入第二通道1202内，并经由第二通道1202的出口排出，而颗粒就被过滤在通道壁面上。利用气体压缩装置800产生的高速喷射气流，从颗粒捕集器的出口向进口侧吹，附着在多孔陶瓷壁1203上的碳颗粒随高速气流流动至涡轮增压器200的排气侧，进而实现再生过程。在此需要说明的是，颗粒捕集器的结构还可参照现有结构。

此外，为判断颗粒捕集器的载炭量是否达到标定阈值，从而确定该颗粒捕集器是否应该进行再生操作，在本实施例中还可于颗粒捕集器上设置有碳载量检测装置，其包括位于颗粒捕集器进气口和排气口的压力阀，通过检测两个压力阀的压差与预设压差阈值比较，判断颗粒捕集器的碳载量是否达到标定阈值。

本实施例的发动机排气系统在使用时，第一颗粒捕集器610与第二颗粒捕集器620均可参与排气工作，此时，各第一控制阀810及第二控制阀820均开启，各第三控制阀830均关闭。若在排气过程中，第一颗粒捕集器610的碳载量达到标定阈值，则开启位于上方的第三控制阀830，并关闭位于上方的第一控制阀810和第二控制阀820，通过启动气体压缩装置800，可使第一颗粒捕集器610再生，并于第一颗粒捕集器610再生的过程中，第二颗粒捕集器620仍进行排气工作，而不影响该发动机排气系统的使用。且由于催化器500始终进行工作，则被反吹至涡轮增压器200排气侧的炭颗粒除可于涡轮增压器200的排气侧发生燃烧氧化反应，还可经过催化器200处再次催化燃烧，从而使得颗粒第一颗粒捕集器610的再生更为充分，在此过程中，高压喷射气流流动路线A1以及废气排放路线B1如图2中所示。

若在排气过程中，第二颗粒捕集器620的碳载量达到标定阈值，则开启位于下方的第三控制阀830，并关闭位于下方的第一控制阀810和第二控制阀820，此时，通过启动气体压缩装置800，可使第二颗粒捕集器620再生，并于第二颗粒捕集器620再生的过程中，第一颗粒捕集器610仍进行排气工作，而不影响该发动机排气系统的使用。被吹送至涡轮增压器200的排气侧的颗粒可于该处发生燃烧氧化反应，并可经过催化器200处再次催化燃烧，在此过程中，高压喷射气流流动路线A1以及废气排放路线B1可如图3中所示。

需要说明的是，本实施例中只是对设置有两个颗粒捕集器的情况进行了说明，此外，也可以设置更多数量的颗粒捕集器如三个、四个、五个等，其工作原理与设置两个类似，在此不再赘述。

本实施例的发动机排气系统，通过设置有反吹装置，并使反吹出气管1002与颗粒捕集单元的进气侧相连，能够在不增加外部热源的情况下，实现颗粒捕集器的再生，且使得颗粒捕集器的再生较为充分，并避免颗粒发生器的烧蚀问题的发生。

实施例二

本实施例涉及一种车辆，该车辆中设有如实施例一中所述的发动机排气系统。

本实施例的车辆通过设置有实施例一中的发动机排气系统，可减少发动机400喷油量，提升动力经济性，避免因顾客驾驶工况与再生工况不符导致的颗粒捕集器频繁堵塞问题的发生。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种发动机排气系统，其特征在于：

所述发动机排气系统中设有颗粒捕集单元和捕集器再生单元，且所述颗粒捕集单元具有并联在排气管路中的至少两个颗粒捕集器；

所述捕集器再生单元包括反吹装置，以及与各所述颗粒捕集器一一对应设置的反吹管路，且所述反吹管路具有连接所述反吹装置和所述颗粒捕集器出口的反吹进气管(1001)，和连接所述颗粒捕集器进气侧的反吹出气管(1002)。

2.根据权利要求1所述的发动机排气系统，其特征在于：

所述排气管路中设有涡轮增压器(200)，所述涡轮增压器(200)排气侧连通所述颗粒捕集单元进气侧。

3.根据权利要求2所述的发动机排气系统，其特征在于：

所述涡轮增压器(200)排气侧连接有催化器(500)，所述催化器(500)和所述颗粒捕集器入口之间连接有排气进气管(1101)。

4.根据权利要求3所述的发动机排气系统，其特征在于：

所述颗粒捕集器出口经排气出气管(1102)连接有消声器(700)。

5.根据权利要求4所述的发动机排气系统，其特征在于：

于各所述排气进气管(1101)上设有第一控制阀(810)，并于各所述排气出气管(1102)上设有第二控制阀(820)。

6.根据权利要求5所述的发动机排气系统，其特征在于：

所述反吹出气管(1002)上设有第三控制阀(830)。

7.根据权利要求6所述的发动机排气系统，其特征在于：

所述捕集器再生单元还包括控制器(900)，所述控制器(900)与各所述第一控制阀(810)、各所述第二控制阀(820)和各所述第三控制阀(830)分别连接。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的发动机排气系统，其特征在于：

所述反吹装置包括气体压缩装置(800)。

9.根据权利要求8所述的发动机排气系统，其特征在于：

所述气体压缩装置(800)的进气口连通空气滤清器(100)的出气口。

10.一种车辆，其特征在于：所述车辆中设有权利要求1-9中任一项所述的发动机排气系统。