專利名稱：柴油發(fā)動機尾氣排放凈化系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種柴油發(fā)動機尾氣凈化系統(tǒng)，特別是有 特殊的自動再生功能的柴油機尾氣排放凈化系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
柴油機因其動力性好，油耗低，可靠性好，在能源日 益緊張的現(xiàn)代社會得到了越來越廣泛的應(yīng)用。與汽油機相
比，柴油機產(chǎn)生的有害氣體HC和CO的排放量相當?shù)汀?一般只有汽油機的幾十分之一，NOx排放量與汽油機處于 同一個數(shù)量級，但柴油機微粒排放約為汽油機的30 70 倍。因此，微粒排放是制約柴油機發(fā)展的重要因素之一。 采用現(xiàn)代柴油機技術(shù)后，尤其是柴油高壓噴射技術(shù)，雖然 柴油排放的顆粒物總質(zhì)量大幅度減少，但顆粒物的數(shù)量卻 有所增加，其所造成的危害更大。因此，柴油機顆粒物排 放后處理技術(shù)多年來一直被人們所關(guān)注。目前廣泛采用的 技術(shù)對策是柴油機微粒捕集器DPF。其中關(guān)鍵的技術(shù)是過 濾材料和再生技術(shù)。目前對過濾材料的研究相對比較成熟， 其中壁流式蜂窩陶瓷過濾體是目前在過濾效率和流動阻力 等方面綜合性能最好的過濾體，已經(jīng)形成了產(chǎn)品化和系列 化，它已不再是柴油機排氣顆粒物過濾技術(shù)實用化的難題。 目前普遍使用的過濾器有陶瓷材料及碳化硅等，多采用壁 流式結(jié)構(gòu)，特點是過濾效率高，流動阻力小等。固體碳粒
的起燃溫度在650。C左右，當柴油機工作在大部分工況時， 其排氣溫度均達不到需要的起燃溫度，所以需額外消耗一 定的能量，以去除過濾體中積累的顆粒物，實現(xiàn)過濾體的 再生。再生問題一直是該技術(shù)實用化的關(guān)鍵是可靠再生裝 置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種帶有自動加熱再生裝置 的高過濾效率的柴油機尾氣排放凈化系統(tǒng)。
本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
一種柴油發(fā)動機尾氣排放凈化系統(tǒng)，是由壁流式過濾體的柴
油機尾氣排放顆粒捕集器(20)及混合氣管路(6)，助燃空氣管 路(ll)所組成，其特征是在發(fā)動機排氣口 (21)處安裝有測 量壓力的傳感器(16)及安裝在燃燒器(14)上的溫度傳感 器(17)及分別安裝在排放顆粒捕集器(20)的前、后溫度傳感 器(18)、 (19)，在排放顆粒捕集器(20)的前部安裝有燃燒器 (14)，在該燃燒器(14)內(nèi)安裝有噴油嘴(12)及由點火線圈 (13)控制的火花塞(15)，與噴油嘴(12)連接的是混合氣 管路(6)，油泵(l)，電磁閥(4)，將經(jīng)過柴油濾芯過濾的柴油 和來自高壓氣罐或自帶壓縮機的經(jīng)過減壓閥(3)減壓的壓 縮空氣輸入到噴射器總成(2)后經(jīng)混合氣管路(6)進入噴油嘴 (12)，電動機(IO)，帶動風機(8)產(chǎn)生經(jīng)過過濾芯(7)過濾 的具有足夠壓力及流量的助燃空氣，經(jīng)單向閥(9)以及助燃
空氣管路(11)輸送到燃燒器(14)中。上述噴油嘴(12)的有 一個油腔(26)，頂端(24)有2-30個噴油孔(25)，頂端呈圓錐型， 微孔均勻地分布在圓錐的錐面上，混合氣在油腔內(nèi)經(jīng)壓縮空氣作用從 噴油孔噴出，噴出的是充分霧化的燃料，易于點燃。上述燃燒器(14) 呈圓桶形，在其頂部設(shè)有噴油嘴連接口(38),助燃空氣連 接口(37)，而火花塞(33)連接口均在燃燒室頂部的圓盤(32) 上。
本發(fā)明的柴油機車尾氣顆粒捕集器采用壁流式過濾 體，通常材料為堇青石或碳化硅，具有極高的過濾效率， 對于排氣中的顆粒物的過濾效率超過95%。安裝在發(fā)動機 排氣口的壓力傳感器會給電子控制單元ECU不斷地傳輸 排氣背壓信號，當柴油機車尾氣顆粒捕集器DPF中的碳顆 粒收集到一定程度，壓力傳感器傳給電子控制單元ECU的 信號高于設(shè)定的值時，電子控制單元ECU就會發(fā)出再生命 令，啟動再生程序；另外，如果壓力傳感器檢測到的背壓 信號長時間沒有達到設(shè)定值，程序會執(zhí)行預(yù)防性再生程序。 當啟動再生程序后電子控制單元ECU發(fā)出信號打開油泵， 電磁閥，同時將經(jīng)過柴油濾芯過濾的柴油和來自高壓氣罐 或自帶壓縮機的經(jīng)過減壓閥減壓的壓縮空氣輸入到噴射器 總成，經(jīng)過噴射器總成后，混合氣會通過混合氣管路及專 用的噴油嘴噴射到燃燒室中，這時噴出的混合氣是充分霧 化的混合氣，且空燃比處于理想狀況，易于點燃，同時電動機會啟動，帶動風機產(chǎn)生足夠壓力及流量的助燃空氣， 經(jīng)單向閥以及助燃空氣管路輸送到燃燒器中，這時由點火 線圈控制的火花塞點火，將從噴油嘴噴到燃燒器的混合氣
點燃，ECU根據(jù)溫度傳感器，壓力傳感器信號及取到的柴 油機車的轉(zhuǎn)速信號等綜合條件，控制柴油機車尾氣顆粒捕 集器DPF載體上的溫度達到650 700'C并保持一段時間， 這樣附著在柴油機車尾氣顆粒捕集器DPF壁上的碳顆粒 被去除掉，柴油機車尾氣顆粒捕集器DPF得到完全再生。 當柴油機車尾氣顆粒捕集器DPF得到再生后，系統(tǒng)的排氣 背壓又降到柴油車能正常工作的范圍，當排氣背壓升到設(shè) 定值或時間達到設(shè)定值時，再生將再一次自動啟動。這樣， 無論柴油車處于何種工況，通過加熱再生裝置的工作，柴 油機車尾氣顆粒捕集器DPF均能夠完成再生，使柴油車尾 氣顆粒捕集器DPF能夠連續(xù)地正常工作。
為使DPF能夠正常地工作，本發(fā)明的再生裝置采用特 殊油氣混合裝置，噴油嘴，點火裝置及燃燒室，在任何工 況下均可將柴油車尾氣顆粒捕集器DPF加熱到65(TC以 上，以使柴油機尾氣顆粒捕集器DPF中過濾到顆粒物轉(zhuǎn)化 為無害的氣體，以此達到再生的目的。
本發(fā)明提供一種噴油嘴，其特點是頂端是圓錐體形狀， 噴油孔均勻地分布在圓錐型錐面上，混合氣在油腔內(nèi)經(jīng)壓縮空氣作 用從噴油孔噴出，噴出的是充分霧化的燃料，可以是汽油，柴油等。
與其他噴油嘴相比，本發(fā)明提供的噴油嘴具有噴射均勻，霧 化效果好等優(yōu)點，經(jīng)它噴出的燃料易于點燃，燃燒均勻， 極適合本發(fā)明中的燃燒室使用。
本發(fā)明提供一種特殊的燃燒室，這種燃燒室有一個助燃 空氣入口，用來提供燃燒需要的空氣；兩個火花塞入口，用于點火； 一個噴油嘴入口，可以噴入霧化的燃料；內(nèi)部的熱量擴散裝置，可以 使燃料燃燒所產(chǎn)生的熱量能均勻的擴散。這種燃燒室的優(yōu)點是能提供 可靠的燃燒，并使產(chǎn)生的熱量均勻地傳送到出口。


說明書附圖l為本發(fā)明的系統(tǒng)示意圖 說明書附圖2為本發(fā)明的噴油嘴結(jié)構(gòu)圖 說明書附圖3為本發(fā)明的燃燒室主視圖 說明書附圖4為本發(fā)明的燃燒室的剖面圖
具體實施例方式
以下結(jié)合附圖進一步詳細說明本發(fā)明。 如圖l所示本發(fā)明的柴油車尾氣排放凈化裝置包括以下 幾個部分柴油車顆粒捕集器DPF (20)為壁流式的過濾 體，可為堇青石或碳化硅等材料，對于排氣中的顆粒物的 過濾效率超過95%。柴油機排出的廢氣從進氣口 (21)進 入凈化裝置，經(jīng)柴油車顆粒捕集器DPF (20)過濾后，從
出口 (22)排出。安裝在發(fā)動機排氣口 (21)的壓力傳感 器(16)會給電子控制單元ECU (23)不斷地傳輸排氣背 壓信號，當柴油車顆粒捕集器DPF(20)中的碳顆粒收集到 一定程度，壓力傳感器(16)傳給電子控制單元ECU(23)的 信號高于設(shè)定的值時，電子控制單元ECU(23)就會發(fā)生再 生命令，啟動再生程序；另外，如果壓力傳感器(16)檢測 到的背壓信號長時間沒有達到設(shè)定值，程序會執(zhí)行預(yù)防性 再生程序。當啟動再生程序后電子控制單元ECU(23)發(fā)出 信號打開油泵(l)，電磁閥(4)，同時將經(jīng)過柴油濾芯過濾的 柴油和來自高壓器罐或自帶壓縮機的經(jīng)過減壓閥(3)減壓 的壓縮空氣輸入到噴射器總成(2)，經(jīng)過噴射器總成(2)后， 混合氣會通過混合氣管路(6)及專用的噴油嘴噴射到燃燒 室(14)中，這時噴出的混合氣是充分霧化的混合氣，且空 燃比處于理想狀況，易于點燃，同時電動機(10)會啟動， 帶動風機(8)產(chǎn)生經(jīng)過過濾芯(7)過濾的具有足夠壓力及流 量的助燃空氣，經(jīng)單向閥(9)以及助燃空氣管路(11)輸送到 燃燒器(14)中，這時由點火線圈(13)控制的火花塞(15)點 火，將從噴油嘴(12)噴到燃燒室(14)的混合氣點燃， 電子控制單元ECU(23)根據(jù)溫度傳感器(17)，( 18)，( 19)， 壓力傳感器信號(16)及取到的柴油機車的轉(zhuǎn)速信號等綜 合條件，控制柴油車顆粒捕集器DPF(20)載體上的溫度達 到650 70(TC并保持一段時間，這樣附著在柴油車顆粒捕集器DPF(20)壁上的碳顆粒被去除掉，柴油車顆粒捕集器 DPF(20)得到完全再生。當DPF(20)得到再生后，系統(tǒng)的排 氣背壓又降到柴油車能正常工作的范圍，當排氣背壓升到 設(shè)定值或時間達到設(shè)定值時，再生將再一次自動啟動。這 樣，無論柴油車處于何種工況，通過加熱再生裝置的工作， 柴油車顆粒捕集器DPF(20)均能夠完成再生，使柴油車顆 粒捕集器DPF(20)能夠連續(xù)地正常工作。
如說明書附圖2所示，本發(fā)明的另一個目的是提供一種 噴油嘴，其特點是頂端(24)是圓錐體形狀，噴油孔(25) 均勻地分布在圓錐型錐面上，每一個噴油嘴可以有2 30個噴油孔。 混合氣從入口 (28)經(jīng)過管道(27)進入油腔(26)，這時混合氣的 壓力大約3kg/cm3?；旌蠚庠谟颓粌?nèi)經(jīng)噴油孔(25)噴出，噴出的是充 分霧化的燃料，可以是汽油，柴油等?？梢酝ㄟ^螺紋(30)將噴油嘴安 裝到燃燒室上，混合氣通過管路經(jīng)螺紋(29)與噴油嘴相連。與其他 噴油嘴相比，本發(fā)明提供的噴油嘴具有噴射均勻，霧化效果 好，混合氣要求的壓力低等優(yōu)點，經(jīng)它噴出的燃料易于點 燃，燃燒均勻，極適合本發(fā)明中的燃燒室使用。
如說明書附圖3和4所示，本發(fā)明的另一個目的是提 供一種燃燒室。噴油嘴的入口(38)，助燃空氣入口(37)，火 花塞(33)的入口均在燃燒室頂部的圓盤(32)上，柴油車的尾 氣從入口(31)進入燃燒室，從燃燒室經(jīng)過后由燃燒室出口 (36)進入柴油車顆粒捕集器DPF (20)。當電子控制單元
ECU (23)發(fā)出再生指令后，混合氣通過噴油嘴經(jīng)噴油嘴 入口 (38)噴入燃燒室(39)，助燃空氣經(jīng)助燃空氣入口(37) 進入到助燃氣通道(40)，同時火花塞(33)兩極之間打火， 將混合氣點燃，混合氣在燃燒室(39)內(nèi)持續(xù)燃燒。所產(chǎn) 生的熱量經(jīng)熱量擴散裝置(41)， (42)， (44)傳遞到燃燒 室的出口 (36)，由于熱量擴散裝置(41)， (42)， (44)上 密布著圓孔，所以傳出的熱量比較均勻。在燃燒室的出口 還有一個圓碗(43)，它的作用是防止火焰直接燒到柴油車 顆粒捕集器DPF (20)，造成柴油車顆粒捕集器DPF (20) 的損壞。另外在燃燒器上還有兩個孔(34)， (35)，用于接入 溫度及壓力傳感器，實現(xiàn)電子控制單元ECU(23)中溫度及 壓力信號的采集。本發(fā)明的燃燒室的優(yōu)點是能提供可靠的燃 燒，并使產(chǎn)生的熱量均勻地傳送到出口。柴油車尾氣經(jīng)過燃燒室后， 溫度可以被提升到650 700°C，從而實現(xiàn)柴油車顆粒捕集器 DPF(20)的再生。
為使柴油車顆粒捕集器DPF (20)能夠正常地工作， 本系統(tǒng)可以在任何工況下均可將柴油車顆粒捕集器DPF (20)加熱到650'C以上，以使柴油車顆粒捕集器DPF(20) 中過濾到的顆粒物轉(zhuǎn)化為無害氣體，以此達到再生的目的。
權(quán)利要求
1一種柴油發(fā)動機尾氣排放凈化系統(tǒng)，是由壁流式過濾體的柴油機尾氣排放顆粒捕集器(20)及混合氣管路(6)，助燃空氣管路(11)，電子控制單元(23)所組成，其特征是在發(fā)動機排氣口(21)處安裝有測量壓力的傳感器(16)及安裝在燃燒器(14)上的溫度傳感器(17)及分別安裝在排放顆粒捕集器(20)前、后的溫度傳感器(18)、(19)，在尾氣排放顆粒捕集器(20)的前部安裝有燃燒器(14)，在該燃燒器(14)內(nèi)安裝有噴油嘴(12)及由點火線圈(13)控制的火花塞(15)，與噴油嘴(12)連接的是混合氣管路(6)，油泵(1)，電磁閥(4)，將經(jīng)過柴油濾芯過濾的柴油和來自高壓氣罐或自帶壓縮機的經(jīng)過減壓閥(3)減壓的壓縮空氣輸入到噴射器總成(2)后經(jīng)混合氣管路(6)進入噴油嘴(12)，電動機(10)，帶動風機(8)產(chǎn)生經(jīng)過過濾芯(7)過濾的具有足夠壓力及流量的助燃空氣，經(jīng)單向閥(9)以及助燃空氣管路(11)輸送到燃燒器(14)中。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種柴油發(fā)動機尾氣排放凈化系統(tǒng)。它主要包括壁流式顆粒捕集器DPF，用于壁流式顆粒捕集器DPF再生的加熱再生裝置，所述的加熱再生裝置由電子控制單元ECU，燃燒室，點火系統(tǒng)，包括火花塞，高壓線及點火線圈，助燃空氣發(fā)生裝置及相關(guān)管道，噴射器組件及管路，噴油嘴，相應(yīng)的溫度及壓力傳感器以及其它氣路，油路的閥門及自動保護裝置組成。與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明具有再生可靠，凈化效率高，不受車輛行駛方式限制等諸多優(yōu)點。
文檔編號F01N3/025GK101178020SQ200610138640
公開日2008年5月14日 申請日期2006年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月10日
發(fā)明者芳 齊 申請人:煙臺華龍商用機器有限公司