TW593871B - Intelligent diesel engine exhaust treatment system - Google Patents

Description

捌、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是一種應用於發電機或動態不斷電系統之智慧型 全功能柴油引擎廢氣處理系統。 【先前技術】 柴油引擎廢氣處理系統，，是業界已知之技術，主要在過 濾與處理兩種廢氣··（1)黑煙顆粒（粒狀污染物）；（2)碳氫化 合物與一氧化竣之混合物（氣狀污染物）。例如，專利公告第 324467號揭露一種廢氣處理器，其具有一中空容器、一表 面覆有觸媒並形成一進氣室之過濾組、一固定架、一可產 生高溫之加熱管、一呈一長一短'管體之進氣管。根據此一 廢氣處理器，廢氣在進入進氣管體後，先導引進入進氣室、 再經過兩旁過濾器之通道以達過濾效果，過濾後的氣體最 後再藉由固定架通孔與容器及過濾組間之通道而排出大 氣。 專利公告第362709號揭露一種「可再生之柴油引擎濾煙 裝置」’這種濾煙裝置主要在濾煙器前端設有熱產生裝置、 且熱產生裝置前端有一鼓風機。其中，熱產生裝置是由槽 體及若干陶瓷加熱器組成，且槽體上設有進氣孔及若干陶 瓷加熱器固定孔。

專利公告第373688號揭露一種改良型排氣管，其是以一 倒J形管接於排氣管來形成兩出口端，其中一出口端連接 一遽煙器以遽除粒狀污染物。此一排氣管利用消音器内之 導流板使廢氣在消音棉内旋轉，當濾煙器逐漸阻塞時，倒J

Ο \85\85827 DOOWCK 593871 形管内之廢氣壓力達到壓力閥之臨界值時，壓力閥自動開 啟，使大部份廢氣經壓力閥及彎管流入消音器内。 此外專利么告第392797號揭露一種改良式柴油引擎遽 煙器’其包括-濾煙器及一堞閥裝置。，閥裝置設有一管 體、-桿體、-氣缸、一閥力、一連動桿及一扣塊，閥塊 可依連動桿之旋動而轉動：並將碟閥裝置之管體直接插置 於滤煙备之〉慮心中間通道内。 -般而言m慮器之目的在過遽黑煙顆粒，使用的 是多孔性陶㈣、材，其出人口兩端呈現蜂巢狀。因此在黑 煙廢氣經由過濾器入口端進入蜂巢式通盏 材薄壁，被蜂巢式龍完全捕捉，以達到㈣ 然黑煙過濾器確實能達成特定功效，但事實上，單獨以此 類傳統過《處理引擎廢氣有許多缺點：⑴黑煙過遽器只 能過濾黑煙，而且濾材必須經常再生清理，無法配合引擎 長期運轉；（2)蜂巢壁流式陶瓷濾芯壓降很高，所裝設的傳 統型黑煙㈣器數量非常龐大，系統設置#用約為使用觸 媒轉化器的5至15倍，非常昂貴。 觸媒轉化器的目的是在處理碳氫化合物及一氧化碳，一 般結構則是將觸媒披覆在陶瓷或金屬母材表面，降低一氡 化碳與碳氫化合物燃燒溫度後，再利用引擎排氣溫度，來 將廢氣中污染物燃燒轉化成水與二氧化碳。然而，單獨只 以傳統型觸媒轉化备處理引擎廢氣亦有⑴無法處理引擎起 動瞬間產生大量黑煙；及⑵無法處理引擎運轉在低排氣溫 度（< 2 5 0 C )時產生碳氫化合物及一氧化後等缺點。 0 \85\85827 DOOWCK -6 - 593871 综觀目前常見之習知技術’不外是單獨依賴黑煙過濾器 來處理黑煙顆粒、或是單獨依賴觸媒轉化器來處理後氮化 合物及-氧化碳之混合⑼、或m煙過濾器披覆觸媒來 處理黑煙顆粒、-氣碳、及碳氫化合物。單不論是單獨使 用黑煙過濾器（含觸媒披覆）或單獨依賴觸媒轉化器，皆無法 經濟有效處理含有黑煙顆掉、碳氫化合物及一氧化碳之引 擎廢氣。因此’實有必要提供—種可自動偵測廢氣污染狀 況、以萍性運用黑煙過濾器及觸媒轉化器之廢氣處理系統。 【發明内容】 本發明之目的，在提供一種應用於發電機或動態不斷電 系統之智慧型全功能柴油引擎廢.氣處理系統，以改進習知 技術〈缺點。此一智慧型全功能柴油引擎廢氣處理系統， 將傳統黑煙過濾器及觸媒轉化器加以改良與整合，以達最 佳廢氣處理效果，並符合最大經濟效益。 . 根據本發明’智慧型全功能柴油引擎廢氣處理系統包括 一廢氣流動區、一微電腦控制器、及一連接於廢氣流動區 及微電腦控制器之間之排氣偵測裝置。 廢氣泥動區包括下列構件：一中間聯絡管、至少一下集 管、至少一觸媒轉化器陣列、至少一中間集管、至少一黑 煙過濾器陣列、i少一上集管、一排氣主管、及一消音器 等構件；其中該等構件彼此間接或直接連通，而界定出一 第一廢氣處理路徑及一第二廢氣處理路徑。該第一廢氣處 里路l通過泫至少一黑煙過濾器陣列、或同時通過該至少 一觸媒轉化器陣列及該至少一黑煙過濾器陣列，而該第二

0 \8S\85827 OOOWCK 593871 廢氣處理路徑則通過該至少一觸媒轉化器陣列。 根據本發明，排氣偵測裝置設於該等廢氣處理路徑中， 以全方位地連續偵測引擎所排出廢氣之排氣資料，如溫 度、壓力、流量、不透光率、碳氫化合物、一氧化碳、硫 化物、氮氧化物等。微電腦控制器根據排氣資料判斷引擎 廢氣冷染程度’再下達指今選擇適當的廢氣處理路徑，以 達取佳處理方式，使引擎廢氣的黑煙顆粒、碳氯化合物及 一氧化碳，經過黑煙過濾器及觸媒轉化器處理。 此外’本案進-步建議黑煙m採用自料生之加熱 ，黑煙m而觸媒轉.化器較佳採用低溫型觸媒轉化 益。加熱型黑煙過遽器之優點在於高效率處理黑煙、且遽 材可自動再生；而低溫型觸媒轉化器之優點在於購置成本 低廉、零操作費用、可在低排氣溫度處理碳氫化合物、一 氧化碳及部份黑煙、並可連續運轉。兩者傳統裝置經由本 發明之系統整合改良後可獲得—絕佳之功效。 【實施方式】 圖1所示為本發明之水平對稱配置結構之實施例，該圖 所不智慧型全功能柴油引擎廢氣處理系統i大致包括：— 由構件（10, 20.·.，8〇)組成之廢氣流動區、_微電腦控制器 100、及—連接於廢氣流動區及微電腦控制器⑽之間之排 氣偵測裝置1 1 〇。 廢氣流動區較佳台私T x J ϋ 佳包括下列構件20.··，80):一中間聯 絡管10、至少一下焦总 F渠s 20、至少一觸媒轉化器陣列3〇、至 少一中間集管40、至少一 w# a _ 土 王/ 黑煙過濾^陣列50、至少一上集

〇 \85\85827 DOOWCK -8 - 管60、一排氣主管7Ο、及一消音器8ο。 中間聯絡管10具有一入口端IL，其連接至引擎排氣口以 接納由引擎排出之未處理廢氣。該至少一下集管2 〇使中間 聯絡管10與該至少一觸媒轉化器陣列·3〇相連通。該至少 中間集管40使中間聯絡管1 〇與該至少一黑煙過濾器陣 列50相連通。藉此，中間/聯絡管1〇可與該至少一觸媒轉 化器陣列30或至少一黑煙過濾器陣列5〇溝通。觸媒轉化 态陣列3 0與黑煙過濾器陣列5〇之間可透過中間集管相 互構通。 每個觸媒轉化器陣列3 〇.較佳由至少一個低溫型觸媒轉 化所、’且成，在處理一氧化碳及碳氫化合物之廢氣時可得 較理想之處理功效。每個黑煙過濾器陣列5〇較佳由至少一 個加熱型黑煙過濾器陣列所組成，可得較理想之廢氣處理 功效。在實務上，每組觸媒轉化器陣列3〇較佳包括i至2〇 個低溫型觸媒轉化器，而每組黑煙過濾器陣列5〇較佳包括 1至20個加熱型黑煙過濾器。在構組智慧型全功能柴油引 擎廢氣處理线1時，較佳是以對稱方式分別配置觸媒轉 化器陣列30及黑煙過濾器陣列5〇，概如圖丨所示。 該至少一上集管60使該至少一黑煙過濾器陣列5〇與排 氣主管70相連通，力此經由黑，煙過滤器降％ %之處理過 之淨化氣體可流通至排氣主管70。消音器δ〇之一端透過中 間聯絡管Π)及中間集管40與該至少—觸媒轉化器陣列3〇 溝通，可提供消音功能。 尤特別的是’廢氣流動區中之構件（10, 20 ·，8〇)界定出 0 \8S\85827 DOC\WCK -9- 593871 一第一廢氣處理路徑a(a標示於圖2)及一第二廢氣處理路 徑B(B標示於圖2)，以處理不同污染程度之廢氣。該第_ 廢氣處理路径A及弟一處理路徑B均延伸於該中間聯絡管 1 0及該排氣主管7 0之間。較佳如圖1及圖2所示，該第一 廢氣處理路徑A，通過該至少一黑煙過濾器陣列5〇、或較 佳進一步通過該至少一觸缚轉化器陣列3〇。該第二廢氣處 理路徑則通過該至少一觸媒轉化器陣列3〇。當引擎廢氣自 中間聯絡管10進入智慧型全功能柴油引擎廢氣處理系統ι 後，微電腦控制器100可根據引擎廢氣污染程度來選擇較 佳之廢氣處理路徑（即第一廢氣處理路徑A或第二廢氣處 理路徑B)，以進行廢氣處理，再‘排放至大氣。 尤特別的是，智慧型全功能柴油引擎廢氣處理系統丨可 進一步包括一連接於中間聯絡管1〇及排氣主管7〇之間之 適當位置處之路徑選擇控制目9〇。該路徑選擇控制闕9〇 可雙孩微電腦_||丨⑼控制而選擇導通第_廢氣處理路 徑A或第二廢氣處理路徑B。 根據本發明較佳實施例’智慧型全功能柴油引擎廢氣處 理系統1女排^第—廢氣處理路徑A，先後通過該中間聯 絡官10、下集管2Q、黑煙過遽器陣列5。(較佳進—步通過 觸媒轉化器陣列3G)、及排氣主管7G。第二廢氣處理路徑B 先後通過該中間聯絡管1G、觸媒轉化器陣列3G、消音器 8〇、及排氣主管70。黑煙過濾器陣列5〇較佳為至少一個加 熱型黑煙過〉慮器，而觸媒轉化器陣列3G較佳為至少一個低 溫型觸媒轉化器’可得最佳之廢氣處理效果。 -

0 \85\85827 D〇C\WCK -10- 排氣偵測裝置110設於該中間聯絡管1 Ο，以全方位地連 續偵測引擎所排出廢氣在進入第一、第二廢氣處理路徑前 之排氣資料，如溫度、壓力、流量、不透光率、碳氫化合 物、一氧化碳、硫化物、氮氧化物等。. 兹就排氣偵測裝置1 1 〇如何偵測廢氣排氣資料以使微電 腦控制器1 00選擇適當之縻氣處理路徑，例舉說明如後： 1·根據本發明之較佳實施例，當排氣偵測裝置11〇測得 排氣溫度超過250°c時，智慧型全功能柴油引擎廢氣處 理系統1會選擇第二廢氣處理路徑B，亦即先後通過中 間聯絡管10、觸媒轉化器陣列3〇、消音器8〇、排氣主 管70，而後將廢氣排放至 <氣。若排氣偵測裝置ιι〇 測得排氣溫度低於250。(：時，智慧型全功能柴油引擎廢 氣處理系統1會選擇第一廢氣處理路徑A ,亦即先後 通過中間聯絡管10、下集管2〇、黑煙過濾器陣列5〇(或 較佳進一步通過觸媒轉化器3〇)、排氣主管7〇，而後將 廢氣排放至大氣。 2·根據本發明之較佳實_，當排氣偵測裝£ ιι〇測得 排氣系、统壓力超過引擎排氣容許壓力時，智慧型全功 能柴油引擎廢氣處理系统i會選擇第二廢氣處理路徑 B，亦仰先後通過中間聯絡管1〇、觸媒轉化器陣列％、 消曰咨80排氣主管7〇，而後將廢氣排放至大氣。當 排氣偵測裝置11G測得排氣系統壓力低於引擎排氣容 許壓力時，智慧型全功能柴油引擎廢氣處理系、统i奋 選擇第一廢氣處理路徑A，亦即先後通過中間聯絡；

0A85V85827 DOC\WCK -11 - 593871 10、下集管20、黑煙過濾器陣列50(或較佳進一步通過 觸媒轉化咨3 0 )、排氣主管7 0 ’而後將廢氣排放至大氣。 3 .根據本發明之較佳實施例，當排氣偵測裝置n 〇測得 不透光率超過20%時，智慧型全功能柴油引擎廢氣處 理系統1會選擇第一廢氣處理路徑A，亦即先後通過 中間聯絡管10、下集管20、黑煙過濾器5〇陣列（或較 佳進一步通過觸媒轉化器30)、排氣主管7〇,而後將廢 氣排至大氣。而若排氣偵測裝置1 1 〇測得不透光率低 於20%時’智慧型全功能柴油引擎廢氣處理系統1會 . 選擇第二廢氣處理路徑B ,亦即先後通過中間聯絡管 10、觸媒轉化器30、消音器'80、排氣主管70,而後將 廢氣排至大氣。 4·根據本發明之較佳實施例，當排氣偵測裝置11〇測得 碳氫化合物超過12〇ppm時，智慧型全功能柴油引擎廢 氣處理系統1會選擇第二廢氣處理路徑B，亦即先後通 過中間聯絡管1 〇、觸媒轉化器陣列30、消音器8〇、排籲 氣主管70，而後將淨化後之廢氣排放至大氣。當排氣 偵’則裝置11 〇測得碳氫化合物低於i 2〇ppm時，智慧型 全功能柴油引擎廢氣處理系統i會選擇第一廢氣處理 路徑A，亦即先後通過中間聯絡管1 〇、下集管2〇、黑 煙過慮器陣列50(或較佳進一步通過觸媒轉化器3〇)、 排氣主管70，而後將淨化後之廢氣排放至大氣。 5·根據本發明之較佳實施例，當排氣偵測裝置ιι〇測得 一乳化碳超過300ppm時，智慧型全功能柴油引擎廢氣 -12- 處理系統1會選擇第二廢氣處理路徑B，亦即先後通過 中間聯絡管10、觸媒轉化器陣列30、消音器8〇、排氣 主管70 ’而後將淨化後之廢氣排放至大氣。當排氣偵 測裝置11 0測得一氧化碳低於3〇〇ppm時，智慧型全功 能柴油引擎廢氣處理系統丨會選擇第一廢氣處理路徑 A ’亦即先後通過中間螂絡管丨〇、下集管2〇、黑煙過 /慮备陣列50(或較佳進一步通過觸媒轉化器3〇)、排氣 主管70 ’而後將淨化後之廢氣排放至大氣。 亦即’排氣偵測裝置11 〇將該等排氣資料傳輸至微電腦 控制器100，供微電腦控制器1〇〇判別，以決定智慧型全功 月匕木油引擎廢氣處理系統1應令廢氣通過第一廢氣處理路 徑A或第二廢氣處理路徑b來達成淨化廢氣之目的。 圖2所示為本發明之智慧型全功能柴油引擎廢氣處理系 統1用來處理引擎廢氣之流程之一建議實施例。如圖3所 示，當引擎廢氣自設於入口端IL進氣、導入中間聯絡管1〇 後，一排氣偵測裝置110將廢氣之排氣資料傳送至微電腦 控制器100，以判斷廢氣應導入第一廢氣處理路徑A或第 二廢氣處理路徑B。 若廢氣導入第一廢氣處理路徑A，會經由下集管20後通 過黑煙過遽器陣列50(較佳進一步通過觸媒轉化器陣列 3〇)。黑煙過濾器陣列50連接至一由一控制盤120啟動之 再生加熱器（未示）及一空氣幫浦（未示）以必要時進行再生 清理。在廢氣經觸媒轉化器陣列30及黑煙過濾器陣列50 淨化後，經過上集管60後由設於排氣主管70之出口端〇l 0 \85\85827 DOC\WCK -13- 593871 排出。 若廢氣導入第二廢氣處理 以, ^ Β，會進入觸媒轉化哭陳 列30進行廢氣轉化，而後通過 ％ 。。車 之出口仏m妯山 g °。、由设於排氣主管70 I出口崎〇L排出。路；禮孩』、 一、. 佼選擇控制閥9〇可設於中間聯絡營 1 〇與排氣主管7 0之間之適$ p " P… 通A置’較佳設〜肖音器80盥 排乳王管70之間，智彗刑入Λ ^ . 3慧』耷功能柴油引擎廢氣處理系統i

曰令Μ電腦控制器1 00^ U ^ ^ 仃仁㈣。路徑選擇控制閥90亦可 如圖2所示設於低溫型觸媒棘 琛轉化态陣列30與消音器8〇之 間。 此外，控制盤120較佳同時由一 丁啤 UPS電源（不斷電雷 源⑽及-緊急電源140控制’可在一微處理控制器（可設 相制盤m内）的控制下，避免智慧型全功能柴㈣㈣ 氣處理系統1因跳電而無法操作。 圖3所示是本發明技術思想建構而成之另—實施例，其 顯示本發明用於垂直對稱配置結構之實施狀態。如圖3所 示，智慧型全功能柴油引擎廢氣處理系統丨，大致包括：— 由構件（1G1，2GV..，⑽）組成之廢氣流動區、—微電腦控制 器100’、及一連接於廢氣流動區及微電腦控制器1〇〇,之間 之排氣偵測裝置11〇|。一左集管41及一右集管42分別架 設於上集管60,、下集管20,之間、並各位於中間集管4〇, 之左右側。 本發明亦可以其他的特定形式來實施，而不脫離本發明 之精神和重要特性。因此上文所列之實施例在各方面都應 認為是例示性而非限制性，而所有之改變只要合乎中—青專 0 \85\85827 DOCNWCK -14 - 利範圍之意義和範圍或其等效者，均應包含在本發明的範 疇之内。 【圖式簡單說明】 圖丨是根據本發明技術思想而成之智慧型全功能柴油引 擎廢氣處理系統之水平對稱配置結構之一實施例。 圖2顯示圖丨所依據用殄處理引擎廢氣之技術思想之示 意圖。 圖3是根據圖2之技術思想而成之另一實施狀態，其顯 示垂直對稱配置結構之一實施例。 1，r 智慧型全功能柴油引擎廢氣處理系統 10，10 丨 中間聯絡管 20,20， 下集管 30,30? 觸媒轉化器陣列 40,401 中間集管 41 左集管 42 右集管 50,50! 黑煙過濾器陣列 60,60' 上集管 70,70f 排氣主管 80,80* 消音器 90,90f 路徑選擇控制閥 100,100 丨 微電腦控制器 110,110, 排氣偵測裝置 120,120, 控制盤 O:\8S\85827 DOC\WCK -15- 593871 130 UPS電源 140 緊急電源 A 第一廢氣處理路徑 B 第二廢氣處理路徑 IL 入口端 OL 出口端 0 \85\85827 DOCNWCK -16-

Claims (1)

1. 玫、申請專利範圍： 1 · 一種智慧型全功能柴油引擎廢氣處理系統，用來處理引 擎所排出之引擎廢氣，其包括一廢氣流動區；其中： $亥廢氣流動區包括： 一中間聯絡管，用以供引擎廢氣導入廢氣流動區； 至少一觸媒轉化器陣巧，其與中間聯絡管直接或間接 相通’以過濾來自中間聯絡管之廢氣； 至少一黑煙過濾器陣列，其與中間聯絡管直接或間接 相通’以過濾來自中間聯絡管之廢氣； 一排氣主管，其與該黑煙過濾器間接或直接相通，以 將經由黑煙過遽器過濾後之廇1氣排放至大氣；其中： 4廢氣泥動區界定出一第一廢氣處理路徑及一第二 廢氣處理路徑’該第一廢氣處理路徑及第二處理路徑均 延伸於孩中間聯絡管及該排氣主管之間；且該第一廢氣 處理路徑先後通過該中間聯絡管、至少一黑煙過濾器陣 列及排氣主管；而該第二廢氣處理路徑先後通過該中 間聯絡管'至少_觸媒轉化器陣列、及排氣主管； 且其中： 該廢氣流動區可在其適當位置處藉一排氣偵測裝置 偵測引擎廢氣資料；因此t該引擎廢氣經由中間聯絡管 進入曰慧型全功能柴油引擎廢氣處理系統後，該智慧型 把木油引擎廢氣處理系統可利用一微電腦控制器 對4引擎廢氣聲料判斷，以決定將引擎廢氣導引通過第 廢氣處理路傻或第二廢氣處理路徑，再排放至大氣。 〇 \85\85827 00C\WCK …如申請專利範圍第1項之智慧型全功能柴油引擎廢氣處 理系統，其中該第二廢氣處理路徑進一步包括一消音 器，其與該至少一觸媒轉化器陣列相通並接納該至少一 觸媒轉化器陣列處理後之廢氣，以在該引擎廢氣排放至 大氣前先消音。 3 ·如申請專利範圍第1項冬智慧型全功能柴油引擎廢氣處 理系統’其中該第一廢氣處理路徑設有至少一觸媒轉化 器陣列，以處理該第一廢氣處理路徑中之引擎廢氣。 4·如申請專利範圍第1項之智慧型全功能柴油引擎廢氣處 理系統，其中該第一廢氣處理路徑設有至少一下集管， 以將來自中間聯絡管之引擎廢氣導引至該第一廢氣處 理路徑之其他構件。 5·如申請專利範圍第2項之智慧型全功能柴油引擎廢氣處 理系統，其中該第一廢氣處理路徑設有至少一上集管， 以將經由該第一廢氣處理路徑處理後之引擎廢氣導引 至排氣主管。 6·如申請專利範圍第1項之智慧型全功能柴油引擎廢氣處 理系統，進一步包括至少一中間集管，以使該至少一觸 媒轉化器陣列與該至少一黑煙過濾器過濾器陣列相互 溝通I 7·如申請專利範圍第1項之智慧型全功能柴油引擎廢氣處 理系統，其中該至少一觸媒轉化器陣列由1至20個低 溫型觸媒轉化器構成。 8 ·如申請專利範圍第1項之智慧型全功能柴油引擎廢氣處 0 \85\85827 DOC\WClC -2 - 理系統，其中該至少一黑煙過濾器陣列由丨至2()個加 熱型黑煙過濾器構成。 9.如申請專利範圍第1項之智慧型全功能柴油引擎廢氣處 理系統，進一步包括一路徑選擇控制閥，該路徑選擇控 制閥可受該微電腦控制器控制而選擇導通第一廢氣處 理路徑或第二廢氣處理夸徑。 1 〇·如申請專利範圍第1項之智慧型全功能柴油引擎廢氣處 理系-統，其中該黑煙過濾器陣列連接至一由一控制盤啟 動之再生加熱器及一空氣幫浦，以在必要時進行再生清 理。 u·如申請專利範圍第1項之智慧型全功能柴油引擎廢氣處 理系統，其中孩系統之電源供應，是連接至ups不斷電 電源及緊急電源，經由一微電腦控制器控制，可自動選 擇該UPS不斷電電源或緊急電源其中之一，不會因為供 電異常而造成智慧型全功能柴油引擎廢氣處理系統無 法操作。 P \JTL\W〇RD-CHNV5PC35827 采炬.〇00梁淡祺