CN217761121U - 一种柴油机尾气余热回收利用系统及商用车 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种柴油机尾气余热回收利用系统及商用车，柴油机尾气余热回收利用系统包括：尿素箱，其用于储存尿素溶液；尾气消声器，其用于接收柴油机工作时喷出的尾气；第一换热器，其设于所述尾气消声器内部；第二换热器，其设于所述尿素箱内部，所述第二换热器的进口与所述第一换热器的出口通过第一液体管路连接，所述第二换热器的出口与所述第一换热器的进口通过第二液体管路连接。本申请所公开的柴油机尾气余热回收利用系统利用尾气向尿素溶液传热，有助于节约了用车成本，换热、传热效率更高，不额外耗费柴油机功率，不增加油耗，节能减排。

Description

一种柴油机尾气余热回收利用系统及商用车

技术领域

本申请涉及柴油机尾气处理技术领域，具体涉及一种柴油机尾气余热回收利用系统。

背景技术

重型卡车、客车等商用柴油车要达到国四排放标准，在尾气处理上就要选用适合的SCR系统(选择性催化还原技术)，而这项系统必须利用尿素溶液对尾气中的氮氧化物进行处理。因此，车用尿素溶液(车用尿素溶液是指尿素浓度为32.5％且溶剂为超纯水的尿素水溶液，原料为车用尿素专用原料和超纯水)成了重型卡车及客车达到国四排放标准的必备产品。

在实际使用过程中，车用尿素溶液会在室外温度为零下十度左右开始结冰，在室外温度为零下二十度左右时会完全上冻，因此，车辆在寒冷低温的环境下运营时，需要对尿素溶液进行加热、融冰等。目前主流的尿素溶液加热方式是利用电阻丝将电能转化为热能加热以及利用柴油机冷却液输送到尿素箱以通过热交换的方式对尿素溶液进行加热。

然而，电加热系统增大整车供电系统负载，尤其是低温下使蓄电池有效容量降低，极易造成馈电等，需要换装大发电机。成本增加较多，再者加大发电机输出电流会增加油耗，经济性差。此外，一般柴油机布置在整车前端，尿素箱在整车中部，柴油机距离尿素箱较远，低温环境下冷却液在长距离输送过程中损失一部分热量，输送到尿素箱处后温度降低，降低了对尿素溶液的加热效率，且低温下柴油机本体的热机时间长，因此，利用柴油机的冷却液对尿素溶液加热，需要较长的加热时间才能使尿素溶液的温度满足参与后处理催化还原反应的需求。

实用新型内容

本申请提供了一种柴油机尾气余热回收利用系统及商用车，以解决上述技术问题中的至少一个技术问题。

本申请所采用的技术方案为：

一种柴油机尾气余热回收利用系统，包括：尿素箱，其用于储存尿素溶液；尾气消声器，其用于接收柴油机工作时喷出的高温尾气；第一换热器，其设于所述尾气消声器内部；第二换热器，其设于所述尿素箱内部，所述第二换热器的进口与所述第一换热器的出口通过第一液体管路连接，所述第二换热器的出口与所述第一换热器的进口通过第二液体管路连接。

本申请中的柴油机尾气余热回收利用系统还具有下述附加技术特征：

所述柴油机尾气余热回收利用系统还包括设置于所述第一液体管路的液体通断控制阀，所述液体通断控制阀用于导通或截断所述第一换热器的出口与所述第二换热器的进口之间的流体路径。

所述液体通断控制阀设为电磁阀。

所述柴油机尾气余热回收利用系统还包括测温装置，所述测温装置设于所述尿素箱，所述测温装置用于测量位于所述尿素箱内部的尿素溶液的温度。

所述测温装置设为温度传感器。

所述第一换热器设为管壳式换热器。

所述第一换热器包括多个平行布置的第一换热管。

所述第二换热器设为管壳式换热器。

所述第二换热器包括多个平行布置的第二换热管。

本申请所提供的一种商用车，包括如上所述的柴油机尾气余热回收利用系统。

由于采用了上述技术方案，本申请所取得的技术效果为：

本申请的技术方案中，通过在尾气消声器内设置第一换热器，在尿素箱内设置第二换热器，第一换热器、第二换热器、第一液体管路、第二液体管路形成循环换热流路，柴油机排入尾气消声器内部的高温尾气与第一换热器内的液体换热，第一换热器内的液体被尾气加热后通过第一液体管路进入第二换热器，液体在第二换热器内与尿素箱内的尿素溶液换热，实现对尿素溶液的加热，以便尿素溶液的温度满足参与尾气的催化还原反应的需求，并在催化还原反应过程中快速分解，提高尾气后处理净化效率和净化效果，最后第二换热器内换热后的液体经过第二液体管路回流至第一换热器。与利用电加热系统加热尿素溶液的方式相比，本申请的技术方案，对柴油机高温尾气进行了充分利用，无需再为尿素溶液的加热额外配备电加热系统，节约了用车成本，也更加节能环保。此外，与利用柴油机冷却液输送到尿素箱对尿素溶液进行加热的方式相比，本申请的技术方案，柴油机启动后尾气温度高就具备热量输出，且参与尾气热量交换的第一换热器与位于尿素箱内的第二换热器距离小，换热、传热效率更高，因此，本系统具有加热响应快的优点，而且，本系统利用尾气的热量，不额外耗费柴油机功率，不增加油耗，更加节能减排。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请所提供的柴油机尾气余热回收利用系统的结构示意图。

附图标记：

1尿素箱，2尾气消声器，3第一换热器，31第一换热管，4第二换热器，41第二换热管，5第一液体管路，6第二液体管路，7液体通断控制阀，8测温装置。

具体实施方式

为了更清楚的阐释本申请的整体构思，下面结合说明书附图以示例的方式进行详细说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是，本申请还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本申请的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

另外，在本申请的描述中，需要理解的是，术语“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”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申请和简化描述，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申请的限制。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

本申请的实施例中，提供了一种柴油机尾气余热回收利用系统及商用车，为便于说明和理解，本申请所提供的下述内容，均是在图示产品结构基础上进行的阐述。当然，本领域技术人员可以理解的是，上述结构仅作为一种具体的示例和示意性的说明，并不能构成对于本申请所提供技术方案的具体限定。

如图1所示，一种柴油机尾气余热回收利用系统，包括尿素箱1、尾气消声器2、第一换热器3和第二换热器4。其中，所述尿素箱1用于储存尿素溶液，所述尾气消声器2用于接收柴油机工作时喷出的尾气，所述第一换热器3设于所述尾气消声器2内部，所述第二换热器4设于所述尿素箱1内部，所述第二换热器4的进口与所述第一换热器3的出口通过第一液体管路5连接，所述第二换热器4的出口与所述第一换热器3的进口通过第二液体管路6连接。

本申请的技术方案中，通过在尾气消声器2内设置第一换热器3，在尿素箱1内设置第二换热器4，第一换热器3、第二换热器4、第一液体管路5、第二液体管路6形成循环换热流路，柴油机排入尾气消声器2内部的高温尾气与第一换热器3内的液体换热，第一换热器3内的液体被尾气加热后通过第一液体管路5进入第二换热器4，液体在第二换热器4内与尿素箱1内的尿素溶液换热，实现对尿素溶液的加热，以便尿素溶液的温度满足参与尾气的催化还原反应的需求，并在催化还原反应过程中快速分解，提高尾气后处理净化效率和净化效果，最后第二换热器3内换热后的液体经过第二液体管路6回流至第一换热器3。与利用电加热系统加热尿素溶液的方式相比，本申请的技术方案，对柴油机高温尾气进行了充分利用，无需再为尿素溶液的加热额外配备电加热系统，节约了用车成本，也更加节能环保。此外，与利用柴油机冷却液输送到尿素箱对尿素溶液进行加热的方式相比，本申请的技术方案，柴油机启动后尾气温度高就具备热量输出，且参与尾气热量交换的第一换热器3与位于尿素箱1内的第二换热器4距离小，换热、传热效率更高，因此，本系统具有加热响应快的优点，而且，本系统利用尾气的热量，不额外耗费柴油机功率，不增加油耗，更加节能减排。

具体工作时，因为热对流的存在，当尾气将第一换热器3内的液体加热后，第一换热器3内的液体会自动经第一液体管路5朝向第二换热器4流动。当然，也可以采用其他的方式驱动液体在由第一换热器3、第二换热器4、第一液体管路5、第二液体管路6形成的循环换热流路内流动，例如，可以在第一液体管路5上设置水泵，通过水泵促进换热液体的循环。

作为本申请的一种优选实施方式，如图1所示，所述柴油机尾气余热回收利用系统还包括设置于所述第一液体管路5的液体通断控制阀7，所述液体通断控制阀7用于导通或截断所述第一换热器3的出口与所述第二换热器4的进口之间的流体路径。

具体实施时，当需要对放置在尿素箱1内的尿素溶液加热时，例如车辆启动时，可以将液体通断控制阀7导通第一换热器3的出口与第二换热器4的进口之间的流体路径，柴油机启动后，系统进入尾气和尿素溶液换热的状态，促进尿素溶液快速升温；当不需要对放置在尿素箱1内的尿素溶液加热时，例如尿素箱内的尿素溶液温度满足催化还原反应的使用需求时，可以将液体通断控制阀7截断第一换热器3的出口与第二换热器4的进口之间的流体路径，系统停止尾气和尿素溶液换热状态。

需要说明的是，本申请对液体通断控制阀7的结构形式不做具体限定，例如，液体通断控制阀7可以为截止阀、开关阀等等。作为一种优选实施例，可以使所述液体通断控制阀7设为电磁阀，具体实施时，可以将电磁阀与车辆控制单元电连接，通过控制单元自动控制电磁阀的启闭。

作为本申请的一种优选实施方式，如图1所示，所述柴油机尾气余热回收利用系统还包括测温装置8，所述测温装置8设于所述尿素箱1，所述测温装置8用于测量位于所述尿素箱1内部的尿素溶液的温度。

本领域技术人员可以理解的是，通过测温装置8可以对尿素箱1内的尿素溶液温度实时进行监测，具体实施时，可以将测温装置8与车辆控制单元电连接，测温装置8将检测的温度信息传输至控制单元，控制单元根据尿素溶液的温度信息判断是否在柴油机工作时开启电磁阀。例如，当车辆在室外温度较高的环境下运行时，当测温装置8检测到尿素箱1内的尿素溶液温度满足催化还原反应的使用需求时，可以暂缓运行该系统；又如，当车辆在室外温度较低的环境下运行时，当测温装置8检测到尿素箱1内的尿素溶液温度较低而不满足参与催化还原反应的需求时，打开电磁阀以通过尾气与尿素箱内的尿素溶液换热。

需要说明的是，本申请对测温装置8的结构形式不做具体限定，例如，测温装置8可以为温度计、测温仪等等。作为一种优选实施例，可以使所述测温装置8设为温度传感器，具体地，可以将温度传感器固定在尿素箱1的箱体上，温度传感器的探头伸入尿素箱1的内部。

作为本申请的一种优选实施方式，所述第一换热器3设为管壳式换热器，进一步地，如图1所示，所述第一换热器3包括多个平行布置的第一换热管31。

本领域技术人员能够理解的是，本系统利用尾气的余热传热，且尾气需要经过后处理净化后排至大气环境，尾气和第一换热器3内的液体需要间隔传热而不能直接接触混合传热，因此，使第一换热管31为管壳式换热器，利用第一换热器3的管壳结构将尾气和液体分隔，可以避免二者发生直接接触。第一换热器3包括多个平行布置的第一换热管31，有利于扩大液体的容量以及增大传热面积，提高传热效率。

作为本申请的一种优选实施方式，所述第二换热器4设为管壳式换热器，进一步地，如图1所示，所述第二换热器4包括多个平行布置的第二换热管41。

本领域技术人员能够理解的是，为避免尿素溶液的品质受到影响，第二换热器4内的液体不能与尿素箱1内的尿素溶液直接接触传热，因此，使第二换热管41为管壳式换热器，利用第二换热器4的管壳结构将液体和尿素溶液分隔，从而避免二者发生直接接触。第二换热器4包括多个平行布置的第一换热管31，有利于扩大液体的容量以及增大传热面积，提高传热效率。

本申请所提供的一种商用车，包括如上所述的柴油机尾气余热回收利用系统。

需要说明的是，由于本申请提供的商用车包括上述任意一项实施方式、实施例中的柴油机尾气余热回收利用系统，因此，柴油机尾气余热回收利用系统所具有的有益效果均是本申请提供的商用车所包含的，在此不做赘述。

本申请中未述及的地方采用或借鉴已有技术即可实现。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种柴油机尾气余热回收利用系统，其特征在于，包括：

尿素箱，其用于储存尿素溶液；

尾气消声器，其用于接收柴油机工作时喷出的尾气；

第一换热器，其设于所述尾气消声器内部；

第二换热器，其设于所述尿素箱内部，所述第二换热器的进口与所述第一换热器的出口通过第一液体管路连接，所述第二换热器的出口与所述第一换热器的进口通过第二液体管路连接。

2.根据权利要求1所述的柴油机尾气余热回收利用系统，其特征在于，

所述柴油机尾气余热回收利用系统还包括设置于所述第一液体管路的液体通断控制阀，所述液体通断控制阀用于导通或截断所述第一换热器的出口与所述第二换热器的进口之间的流体路径。

3.根据权利要求2所述的柴油机尾气余热回收利用系统，其特征在于，

所述液体通断控制阀设为电磁阀。

4.根据权利要求1所述的柴油机尾气余热回收利用系统，其特征在于，

所述柴油机尾气余热回收利用系统还包括测温装置，所述测温装置设于所述尿素箱，所述测温装置用于测量位于所述尿素箱内部的尿素溶液的温度。

5.根据权利要求4所述的柴油机尾气余热回收利用系统，其特征在于，

所述测温装置设为温度传感器。

6.根据权利要求1所述的柴油机尾气余热回收利用系统，其特征在于，

所述第一换热器设为管壳式换热器。

7.根据权利要求6所述的柴油机尾气余热回收利用系统，其特征在于，

所述第一换热器包括多个平行布置的第一换热管。

8.根据权利要求1所述的柴油机尾气余热回收利用系统，其特征在于，

所述第二换热器设为管壳式换热器。

9.根据权利要求8所述的柴油机尾气余热回收利用系统，其特征在于，

所述第二换热器包括多个平行布置的第二换热管。

10.一种商用车，其特征在于，包括如权利要求1至9任意一项权利要求所述的柴油机尾气余热回收利用系统。

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