一種排氣溫度控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種排氣溫度控制系統(tǒng)，用于汽車后處理系統(tǒng)中，使汽車排氣溫度升高，該系統(tǒng)包括依次設(shè)置的油氣混合單元、燃燒器(6)及廢氣腔(12)，所述的油氣混合單元連接汽車的燃油箱，所述的油氣混合單元包括輔助空氣入口(1)及電熱塞孔(2)，所述的輔助空氣入口(1)與汽車自帶的壓縮空氣罐連接，所述的燃燒器(6)上設(shè)有火花塞孔(4)，所述的廢氣腔(12)連接汽車發(fā)動機(jī)的排氣口(5)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明降低了對輔助空氣的依賴，不需要使用單獨的空氣泵，成本低，在后處理設(shè)備中具有很高的使用價值。
【專利說明】
一種排氣溫度控制系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種用在柴油發(fā)動機(jī)或者汽油發(fā)動機(jī)車輛上，給發(fā)動機(jī)排氣加熱，從而實現(xiàn)對排氣系統(tǒng)的熱管理，實現(xiàn)對排氣溫度的瞬時可控的裝置，尤其是涉及一種排氣溫度控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]柴油機(jī)的排放污染物主要是NOX(氮氧化物)PM(顆粒)，SCR(選擇性催化還原)和DPF(顆粒捕捉器)是減少這些排放物的有效方法。目前，以氨水作為還原劑的SCR系統(tǒng)，可以降低柴油機(jī)NOX排放95 %以上;使用DPF可以降低PM排放90 %以上。
[0003]雖然對后處理系統(tǒng)的研究很多，但是，現(xiàn)有催化體系發(fā)揮作用的溫度窗口范圍偏高偏窄，難以滿足柴油機(jī)尾氣排放的控制要求，催化劑的活性與選擇性有待進(jìn)一步提高，以適應(yīng)日益苛刻的排放法規(guī)。目前，SCR主要的還原劑的反應(yīng)溫度都在250°C以上;DPF再生需要達(dá)到550°C以上，而在冷啟動工況及怠速工況時，排氣溫度達(dá)不到250°C，后處理系統(tǒng)的轉(zhuǎn)化效率很低，因此，柴油機(jī)后處理性能研究的核心問題就在于排氣溫度的控制，即排氣系統(tǒng)熱管理。
[0004]對于運行在城市內(nèi)的公交車及其他車輛，由于運行數(shù)量多、運行時間長、運行工況復(fù)雜多變，對市內(nèi)空氣污染的貢獻(xiàn)率不可估量，是比較嚴(yán)重的污染源。所以對在城市中運行的汽車尾氣排放進(jìn)行控制是節(jié)能減排的重要一環(huán)。據(jù)統(tǒng)計，城市運營的柴油公交車，會有25 %以上的時間處于怠速工況下，此時的排氣溫度小于250°C，而后處理系統(tǒng)發(fā)揮作用的主要溫度區(qū)域普遍在250°C以上，所以，柴油公交車在怠速工況下的污染物排放十分嚴(yán)重。因此，及早對如何控制城市柴油公交車實際運行中污染物的排放、如何控制汽車在城市實際運行狀態(tài)下的排放進(jìn)行研究，是節(jié)能減排進(jìn)程中迫切需要和十分有意義的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種排氣溫度控制系統(tǒng)，用于排氣系統(tǒng)熱管理，實現(xiàn)對排氣溫度的瞬時控制。
[0006]本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):一種排氣溫度控制系統(tǒng)，用于汽車后處理系統(tǒng)中，使發(fā)動機(jī)排氣溫度升高，包括依次設(shè)置的油氣混合單元、燃燒器及廢氣腔，所述的油氣混合單元連接汽車的燃油箱與汽車自帶的壓縮空氣罐，所述的燃燒器上設(shè)有火花塞孔，所述的廢氣腔連接汽車發(fā)動機(jī)的排氣口，
[0007]工作時，壓縮空氣罐中的氣體及燃油箱中的油進(jìn)入油氣混合單元，實現(xiàn)油氣混合，形成混合氣，然后，混合氣進(jìn)入燃燒器，并與來自廢氣腔中的發(fā)動機(jī)排氣混合，將火花塞插入火花塞孔，在發(fā)動機(jī)排氣中的氧氣的作用下使燃燒器中的氣體燃燒，進(jìn)而使發(fā)動機(jī)排氣溫度升高。
[0008]所述的油氣混合單元包括油氣混合腔、噴油器、一層霧化器及二層霧化器，所述的噴油器、一層霧化器及二層霧化器依次設(shè)置在油氣混合腔內(nèi)，所述的油氣混合腔上設(shè)有輔助空氣入口及電熱塞孔，所述的輔助空氣入口連接汽車自帶的壓縮空氣罐，所述的噴油器通過油栗與汽車的燃油箱連接，油栗為電控油栗。
[0009]油氣混合單元工作時，所述的電熱塞孔中插入加熱塞對噴油器噴出的油加熱，然后經(jīng)一層霧化器及二層霧化器將油霧化后進(jìn)入油氣混合腔與輔助空氣混合?；旌蠒r，利用空氣動力學(xué)原理，充分使燃油和氣體混合、霧化以及加溫，使混合氣更容易被火花塞點燃。
[0010]所述的燃燒器上設(shè)有與所述的廢氣腔連通的廢氣孔，廢氣腔中的發(fā)動機(jī)排氣通過所述的廢氣孔進(jìn)入燃燒器。燃燒器燃燒主要利用發(fā)動機(jī)排氣中的氧氣，降低了燃燒器對輔助空氣的依賴，不需要獨立的空氣栗，從而降低了成本和功耗。
[0011]所述的發(fā)動機(jī)的排氣從發(fā)動機(jī)的排氣口進(jìn)入廢氣腔的方式為切向進(jìn)氣，使氣體在廢棄腔內(nèi)旋轉(zhuǎn)，一方面防止排氣吹滅火焰中心，令一方面利于燃燒器工作時，排氣和加熱后的氣體混合均勻。
[0012]所述的廢氣腔上設(shè)有用于排出加熱后的發(fā)動機(jī)排氣的排氣出口。
[0013]該排氣溫度控制系統(tǒng)用于現(xiàn)有的汽車后處理系統(tǒng)時，所述的噴油器與燃油箱連接，所述的輔助空氣入口與壓縮空氣罐連接，所述的排氣出口與氧化催化器或者顆粒捕集器連接，當(dāng)與氧化催化器連接時，噴油器可單獨為氧化催化器提供燃料，進(jìn)而進(jìn)一步提升排氣溫度，促進(jìn)顆粒捕集器DPF再生。
[0014]本發(fā)明可以較快的提升排氣溫度，把排氣溫度加熱到600°C以上，用于實現(xiàn)顆粒捕集器DPF再生。
[0015]本發(fā)明可以在冷啟動或者怠速工況的時候，對發(fā)動機(jī)排氣進(jìn)行加熱，從而提高選擇性催化還原SCR等后處理設(shè)備的轉(zhuǎn)化效率。
[0016]輔助空氣取自汽車本身的壓縮空氣罐，取少量的空氣，僅僅用于混合氣的形成，不會對汽車原有的設(shè)備造成影響。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0018](I)本發(fā)明對汽車多種工況下進(jìn)行排氣系統(tǒng)熱管理，實現(xiàn)對排氣溫度的瞬時可控，對提升后處理設(shè)備的性能，降低汽車在城市實際運行狀態(tài)下污染物的排放，是十分有效的；
[0019](2)本發(fā)明燃燒主要利用排氣中的氧氣，降低了對輔助空氣的依賴，不需要單獨的氣栗進(jìn)行供氣，從而大大降低了成本和功耗；
[0020](3)本發(fā)明輔助空氣取自汽車自帶的壓縮空氣罐，降低了本產(chǎn)品的成本和功耗；
[0021](4)本發(fā)明可以與選擇性催化還原SCR匹配，用于增加選擇性催化還原SCR反應(yīng)溫度窗口，即發(fā)動機(jī)處于冷啟動或者怠速工況下，排氣溫度達(dá)不到選擇性催化還原SCR的反應(yīng)溫度時，本發(fā)明可以瞬間將排氣溫度加熱到280°C以上，使選擇性催化還原SCR達(dá)到盡可能高的轉(zhuǎn)化效率；
[0022](5)本發(fā)明安裝在發(fā)動機(jī)排氣支管后，其后可以安裝氧化催化器DOC或者顆粒捕集器DPF，可以將提升排氣溫度，以滿足顆粒捕集器DPF再生的要求，當(dāng)安裝氧化催化器DOC時，噴油器可以單獨為氧化催化器DOC提供燃料；
[0023](6)本發(fā)明對于實現(xiàn)最新的歐VI排放法規(guī)，提升冷啟動和怠速時的后處理設(shè)備轉(zhuǎn)化效率具有重要意義。
【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0025]圖2為本發(fā)明的爆炸圖；
[0026]圖3為本發(fā)明應(yīng)用于汽車后處理系統(tǒng)時的位置圖；
[0027]圖中標(biāo)識為:I輔助空氣入口，2電熱塞孔，3噴油器，4火花塞孔，401火花塞，5發(fā)動機(jī)的排氣口，6燃燒器，7排氣出口，8加熱塞，9一層霧化器，10二層霧化器，11廢氣孔，12廢氣腔。
【具體實施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0029]如圖1一2所示，一種排氣溫度控制系統(tǒng)，用于汽車后處理系統(tǒng)中，使汽車排氣溫度升高，包括依次設(shè)置的油氣混合單元、燃燒器6及廢氣腔12，
[0030]油氣混合單元包括油氣混合腔、噴油器3、一層霧化器9及二層霧化器10，噴油器3、一層霧化器9及二層霧化器10依次設(shè)置在油氣混合腔內(nèi)，輔助空氣入口 I及電熱塞孔2均設(shè)置在油氣混合腔上，噴油器3通過電控油栗與汽車的燃油箱連接。
[0031]油氣混合單元工作時，電熱塞孔2中插入加熱塞8對噴油器3噴出的油加熱，使油更容易被霧化，然后經(jīng)一層霧化器9及二層霧化器10將油霧化后進(jìn)入油氣混合腔與輔助空氣混合?；旌蠒r，利用空氣動力學(xué)原理，充分使燃油和氣體混合、霧化以及加溫，使混合氣更容易被火花塞401點燃。
[0032]燃燒器6上設(shè)有與廢氣腔12連通的廢氣孔11，廢氣腔12中的發(fā)動機(jī)排氣通過廢氣孔11進(jìn)入燃燒器6，一方面更好的利用發(fā)動機(jī)排氣中的氧氣，另一方面要防止發(fā)動機(jī)排氣把火焰吹滅。燃燒器6中氣體燃燒主要利用發(fā)動機(jī)排氣中的氧氣，降低了燃燒器6對輔助空氣的依賴，不需要獨立的空氣栗，從而降低了成本和功耗。
[0033]發(fā)動機(jī)的排氣從發(fā)動機(jī)的排氣口5進(jìn)入廢氣腔12的方式為切向進(jìn)氣，使氣體在廢棄腔內(nèi)旋轉(zhuǎn)，一方面防止排氣吹滅火焰中心，令一方面利于燃燒器6工作時，排氣和加熱后的氣體混合均勻。
[0034]廢氣腔12上設(shè)有用于排出加熱后的發(fā)動機(jī)排氣的排氣出口7。
[0035]本發(fā)明可以較快的提升排氣溫度，把排氣溫度加熱到600°C以上，用于實現(xiàn)顆粒捕集器DPF再生。
[0036]本發(fā)明可以為氧化催化器DOC提供燃油，進(jìn)而進(jìn)一步提升排氣溫度，促進(jìn)顆粒捕集器DPF再生。
[0037]本發(fā)明可以在冷啟動或者怠速工況的時候，對發(fā)動機(jī)排氣進(jìn)行加熱，從而提高選擇性催化還原SCR等后處理設(shè)備的轉(zhuǎn)化效率。
[0038]輔助空氣取自汽車本身的壓縮空氣罐，取少量的空氣，僅僅用于混合氣的形成，不會對汽車原有的設(shè)備造成影響。
[0039]如圖3所示，本發(fā)明用在現(xiàn)有的汽車后處理系統(tǒng)中時，噴油器3與燃油箱連接，輔助空氣入口 I與壓縮空氣罐連接，排氣出口 7與氧化催化器或者顆粒捕集器連接，當(dāng)與氧化催化器連接時，噴油器3可單獨為氧化催化器提供燃料。
[0040]本發(fā)明可以與選擇性催化還原SCR匹配，用于增加選擇性催化還原SCR反應(yīng)溫度窗口，即發(fā)動機(jī)處于冷啟動或者怠速工況下，排氣溫度達(dá)不到選擇性催化還原SCR的反應(yīng)溫度時，本發(fā)明可以瞬間將排氣溫度加熱到280 °C以上，使SCR達(dá)到盡可能高的轉(zhuǎn)化效率。
[0041]本發(fā)明的氧含量傳感器，溫度傳感器，背壓傳感器，NOX含量傳感器的安裝位置如圖3所示。
[0042]工作時，壓縮空氣罐中的氣體從輔助空氣入口I進(jìn)入油氣混合單元，同時燃油箱中的油也進(jìn)入油氣混合單元，實現(xiàn)油氣混合，形成混合氣，然后，混合氣進(jìn)入燃燒器6，并與來自廢氣腔12中的發(fā)動機(jī)排氣混合，將火花塞401插入火花塞孔4，在發(fā)動機(jī)排氣中的氧氣的作用下使燃燒器6中的氣體燃燒，進(jìn)而使發(fā)動機(jī)排氣溫度升高。
【主權(quán)項】
1.一種排氣溫度控制系統(tǒng)，用于汽車后處理系統(tǒng)中，使發(fā)動機(jī)排氣溫度升高，其特征在于，該系統(tǒng)包括依次設(shè)置的油氣混合單元、燃燒器(6)及廢氣腔(12)，所述的油氣混合單元連接汽車的燃油箱與汽車自帶的壓縮空氣罐，所述的燃燒器(6)上設(shè)有火花塞孔(4)，所述的廢氣腔(12)連接汽車發(fā)動機(jī)的排氣口(5)， 工作時，壓縮空氣罐中的氣體及燃油箱中的油進(jìn)入油氣混合單元，實現(xiàn)油氣混合，形成混合氣，然后，混合氣進(jìn)入燃燒器(6)，并與來自廢氣腔(12)中的發(fā)動機(jī)排氣混合，將火花塞(401)插入火花塞孔(4)，在發(fā)動機(jī)排氣中的氧氣的作用下使燃燒器(6)中的氣體燃燒，進(jìn)而使發(fā)動機(jī)排氣溫度升高。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種排氣溫度控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的油氣混合單元包括油氣混合腔、噴油器(3)、一層霧化器(9)及二層霧化器(10)，所述的噴油器(3)、一層霧化器(9)及二層霧化器(10)依次設(shè)置在油氣混合腔內(nèi)，所述的油氣混合腔上設(shè)有輔助空氣入口(I)及電熱塞孔(2)，所述的噴油器(3)通過油栗與汽車的燃油箱連接，所述的輔助空氣入口( I)連接汽車自帶的壓縮空氣罐， 油氣混合單元工作時，所述的電熱塞孔(2)中插入加熱塞(8)對噴油器(3)噴出的油加熱，然后經(jīng)一層霧化器(9)及二層霧化器(10)將油霧化后進(jìn)入油氣混合腔與從輔助空氣入口( I)進(jìn)入的輔助空氣混合。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種排氣溫度控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的燃燒器(6)上設(shè)有與所述的廢氣腔(12)連通的廢氣孔(11)，廢氣腔(12)中的發(fā)動機(jī)排氣通過所述的廢氣孔(11)進(jìn)入燃燒器(6)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種排氣溫度控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的發(fā)動機(jī)的排氣從發(fā)動機(jī)的排氣口(5)進(jìn)入廢氣腔(12)的方式為切向進(jìn)氣。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種排氣溫度控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的廢氣腔(12)上設(shè)有用于排出加熱后的發(fā)動機(jī)排氣的排氣出口(7)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種排氣溫度控制系統(tǒng)，其特征在于，該排氣溫度控制系統(tǒng)用于現(xiàn)有的汽車后處理系統(tǒng)時，所述的噴油器(3)與燃油箱連接，所述的輔助空氣入口(I)與壓縮空氣罐連接，所述的排氣出口( 7)與氧化催化器或者顆粒捕集器連接。
【文檔編號】F01N3/035GK106014552SQ201610331138
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月18日
【發(fā)明人】王琦瑋, 倪計民, 石秀勇, 陳沁青, 李佳琪, 劉越
【申請人】同濟(jì)大學(xué)