單片機(jī)連 接開關(guān)繼電器進(jìn)行通斷控制，過熱保護(hù)器安裝在磁控管的表面用于防止溫度過熱，磁控管 伸入到微波諧振腔的前部腔中。
[0039] 本實(shí)用新型的雙腔體壁流式陶瓷過濾體模塊：采用雙腔式再生腔體，當(dāng)其中一個(gè) 捕集器前后壓差過大影響發(fā)動(dòng)機(jī)性能時(shí)，通過切換閥將尾氣通入另一只腔體，再對(duì)原有腔 體進(jìn)行微波加熱。
[0040] 本實(shí)用新型的微波加熱再生模塊：采用微波加熱再生的方式，可W實(shí)現(xiàn)就地生熱 內(nèi)外同熱，不需要傳熱過程，瞬時(shí)可達(dá)到高溫。微波12在過濾體內(nèi)形成空間分布的熱源，對(duì) 沉積在過濾體上的對(duì)微波12具有極強(qiáng)吸收能力的微粒進(jìn)行加熱，使碳煙微粒吸熱燃燒。
[0041]本實(shí)用新型的二次空氣補(bǔ)給模塊：由于顆粒燃燒需要消耗大量氧氣，往往會(huì)使得 顆粒物中的碳煙不完全燃燒生成CO等二次污染氣體，從而在再生過程中增大對(duì)環(huán)境的危 害。同時(shí)，由于顆粒捕集器內(nèi)的顆粒物無法充分燃燒，缺氧狀態(tài)也會(huì)對(duì)再生效率造成影響。
[0042] 本實(shí)用新型加入了二次空氣補(bǔ)給模塊，在顆粒捕集器前段安裝一個(gè)小型氣累，并 通過切換閥控制其開閉。通過實(shí)驗(yàn)確定在不同工況、不同溫度條件下通入二次空氣的最佳 流量，在再生過程中通入合適的二次空氣，幫助顆粒捕集高效再生，且減少再生過程中二次 污染物的排放。
[0043] 本實(shí)用新型的實(shí)施例如下：
[0044] 具體實(shí)施中，本實(shí)用新型優(yōu)選的過濾體采用壁流式堇青石過濾體。堇青石對(duì)微波 基本呈透明狀態(tài)，過濾體中沉積的微粒是微波選擇加熱的主要對(duì)象。由于過濾體本身不吸 收微波，隨著再生的進(jìn)行，前端微粒燃燒，微波加熱區(qū)域逐漸向后推移，運(yùn)樣就可W基本保 證整個(gè)過濾體上沉積的微粒都能得到很好的加熱。
[0045] 如圖5所示，本實(shí)用新型中，為了解決解決尾氣污染磁控管問題，伸入到微波諧振 腔的前部腔內(nèi)的磁控管上裝有石英保護(hù)罩8,將磁控管與高溫排氣相隔離的作用，防止高溫 排氣對(duì)磁控管造成損害，使磁控管無法正常工作。一方面磁控管輸出窗與載體外殼空腔隔 離，另一方面，由于石英材質(zhì)的損耗角極小，微波可W無損耗的通過石英玻璃罩，尾氣中附 著在石英罩上的碳粒，在微波作用下自動(dòng)燃燒。為了解決磁控管受熱溫度過高問題，磁控管 與微波諧振腔連接安裝處設(shè)有微波隔熱環(huán)9,由于該環(huán)為金屬材質(zhì)，可保證不會(huì)造成微波泄 漏；重要的是，將此環(huán)置于腔體平臺(tái)和磁控管之間，可在二者之間形成空氣冷卻層，減少從 腔體向磁控管的熱量傳遞，從而更好地保護(hù)磁控管；為了解決微波防泄漏問題，第一微波諧 振腔4和第二微波諧振腔6兩端的端口處均設(shè)有微波截止板10 -方面保證微波只在圓柱 形腔內(nèi)諧振，不向外福射；另一方面不妨礙尾氣順利通過過濾裝置。微波防泄漏檢測(cè)結(jié)果見 附件心
[0046] 由于雙腔式結(jié)構(gòu)的工作過程是兩個(gè)單腔式結(jié)構(gòu)的循環(huán)，其捕集及再生特點(diǎn)與單腔 體相同，實(shí)驗(yàn)過程中實(shí)施例選用了單腔體模型測(cè)得相關(guān)數(shù)據(jù)。
[0047] 1、過濾體捕集效率測(cè)定
[0048] 實(shí)驗(yàn)過程中使用發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)為S環(huán)290F風(fēng)冷系列柴油機(jī)，排氣量為1. 14化， 標(biāo)定功率為12KW。過濾體選用深圳速美公司生產(chǎn)的壁流式蜂窩陶瓷過濾體，尺寸為 巫144152. 2mm，堆密度為1.化g/l，孔容為0. 52ml/g。
[0049] 采用盛世牌SV-5Y型不透光式煙度儀測(cè)量顆粒捕集器入口和出口的尾氣煙度。保 持柴油機(jī)在2400r/min，90%負(fù)荷工況下運(yùn)行，待工況穩(wěn)定后，測(cè)得進(jìn)出口的煙度值并計(jì)算 過濾效率。
[0050] 表2過濾體捕集效率測(cè)量實(shí)驗(yàn)結(jié)果
[0052] 實(shí)驗(yàn)結(jié)論：由上表可W得出，過濾體捕集效率可達(dá)90. 47%且較穩(wěn)定。
[0053] 2、過濾體再生效率測(cè)定
[0054] 微波再生裝置連接到柴油機(jī)的排氣管，使用CYG1200系列通用型壓阻式差壓變送 器檢測(cè)過濾體前后的背壓變化，背壓達(dá)到設(shè)定值6. 4kpa時(shí)開始再生。此時(shí)切換流道通入流 量為0.化g/min的二次空氣。再生過程中通過測(cè)定再生前后的過濾體質(zhì)量變化來計(jì)算再生 效率及再生所需時(shí)間。 陽化5] 如圖7中，左右側(cè)的黑色曲線分別表示過濾體初次捕集的背壓變化和初次再生的 碳煙質(zhì)量變化，左右側(cè)的紅色曲線分別表明經(jīng)過再生40次后的過濾體再次進(jìn)行捕集的背 壓變化和碳煙質(zhì)量變化，說明過濾體經(jīng)過再生后過濾效果基本不變，且再生效率較高且隨 使用次數(shù)增多變化很小。
[0056] 本裝置中，微波發(fā)生器功率為700W，預(yù)計(jì)運(yùn)行過程中每3. 6小時(shí)再生一次，加熱十 分鐘即可完成再生。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)車速為lOOkm/h，故可W計(jì)算得微波加熱所耗電量 為0. 035kwh/百公里?，F(xiàn)有柴油機(jī)效率為40%左右，可計(jì)算得使用本裝置每百公里增加耗 油量約為0.OIL。柴油車滿載行駛的耗油量約為每百公里20L使用本裝置相當(dāng)于油耗增加 了 0. 05%，具有較好的經(jīng)濟(jì)性。本實(shí)用新型裝置設(shè)計(jì)使用壽命為150000公里，單套制作成 本約為2175元，若批量生產(chǎn)，預(yù)計(jì)可將成本降為1500元左右，相比現(xiàn)有國四柴油貨車每輛 2萬元左右的環(huán)保改造成本，價(jià)格較低，便于推廣。
[0057] 通過結(jié)果測(cè)定發(fā)現(xiàn)，本實(shí)用新型能在全車耗油量增加0. 05%左右的低能耗條件 下，實(shí)現(xiàn)機(jī)外90. 47%的微粒捕集效率。若在全國472. 5萬輛國=及其之前的標(biāo)準(zhǔn)的柴油車 上加裝本裝置，可實(shí)現(xiàn)每年減排PM的37. 12萬噸，可使機(jī)動(dòng)車顆粒物排放總量下降60. 7 %， 可見具有突出顯著的節(jié)能技術(shù)效果。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于微波加熱再生技術(shù)的雙腔體式柴油機(jī)尾氣顆粒捕集器，其特征在于：包括 雙腔體壁流式陶瓷過濾器模塊、微波加熱再生模塊和二次空氣補(bǔ)給模塊，二次空氣補(bǔ)給模 塊接入二次空氣，二次空氣補(bǔ)給模塊輸出端與汽車尾氣一起經(jīng)管路連接雙腔體壁流式陶瓷 過濾器模塊，雙腔體壁流式陶瓷過濾器模塊設(shè)有微波加熱再生模塊。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于微波加熱再生技術(shù)的雙腔體式柴油機(jī)尾氣顆粒捕 集器，其特征在于：所述的二次空氣補(bǔ)給模塊包括帶有空氣磁控切換閥（2)的二次空氣輸 入管路，雙腔體壁流式陶瓷過濾器模塊包括兩個(gè)微波諧振腔，微波加熱再生模塊包括微波 發(fā)生器；尾氣磁控切換閥（1)的輸入端接汽車尾氣，空氣磁控切換閥（2)的輸入端接二次空 氣，尾氣磁控切換閥（1)的輸出端和空氣磁控切換閥（2)的輸出端均分為兩路分別連接到 第一微波諧振腔（4)和第二微波諧振腔(6)，第一微波諧振腔（4)和第二微波諧振腔（6)的 中部均設(shè)有過濾體（11)，過濾體（11)將微波諧振腔分為前部腔和后部腔，第一微波諧振腔 (4)和第二微波諧振腔(6)的前部腔分別設(shè)有結(jié)構(gòu)相同的第一微波發(fā)生器（3)和第二微波 發(fā)生器（5);汽車尾氣經(jīng)尾氣磁控切換閥（1)從兩路管路中選擇一路進(jìn)入微波諧振腔，二次 空氣經(jīng)空氣磁控切換閥（2)從兩路管路中選擇與汽車尾氣相反的一路進(jìn)入微波諧振腔。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于微波加熱再生技術(shù)的雙腔體式柴油機(jī)尾氣顆粒捕 集器，其特征在于：所述的第一微波發(fā)生器（3)或者第二微波發(fā)生器（5)包括包括高壓電 容、高壓變壓器、功率調(diào)節(jié)器、開關(guān)繼電器、過熱保護(hù)器、磁控管以及用于散熱的風(fēng)扇電機(jī)， 市電依次經(jīng)功率調(diào)節(jié)器、過熱保護(hù)器、開關(guān)繼電器、高壓變壓器連接磁控管，高壓變壓器連 接有高壓電容，單片機(jī)連接開關(guān)繼電器進(jìn)行通斷控制，過熱保護(hù)器安裝在磁控管的表面用 于防止溫度過熱，磁控管伸入到微波諧振腔的前部腔中。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于微波加熱再生技術(shù)的雙腔體式柴油機(jī)尾氣顆粒捕 集器，其特征在于：所述的過濾體采用壁流式堇青石過濾體。5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于微波加熱再生技術(shù)的雙腔體式柴油機(jī)尾氣顆粒捕 集器，其特征在于：所述伸入到微波諧振腔的前部腔內(nèi)的磁控管上裝有用于防塵的石英保 護(hù)罩（8)。6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于微波加熱再生技術(shù)的雙腔體式柴油機(jī)尾氣顆粒捕 集器，其特征在于：所述的磁控管與微波諧振腔連接安裝處設(shè)有微波隔熱環(huán)（9)。7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于微波加熱再生技術(shù)的雙腔體式柴油機(jī)尾氣顆粒捕 集器，其特征在于：所述的第一微波諧振腔（4)和第二微波諧振腔（6)兩端的端口處均設(shè)有 微波截止板（10)。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種基于微波加熱再生技術(shù)的雙腔體式柴油機(jī)尾氣顆粒捕集器。尾氣磁控切換閥的輸入端接汽車尾氣，空氣磁控切換閥的輸入端接二次空氣，尾氣磁控切換閥的輸出端和空氣磁控切換閥的輸出端均分為兩路分別連接到第一、第二微波諧振腔，第一、第二微波諧振腔的中部均設(shè)有過濾體，過濾體將微波諧振腔分為前部腔和后部腔，第一、第二微波諧振腔的前部腔分別設(shè)有結(jié)構(gòu)相同的第一、第二微波發(fā)生器。本實(shí)用新型利用微波加熱燃燒和雙腔體式方式解決顆粒捕集器的再生問題，實(shí)現(xiàn)低功耗高效再生，提高再生過程中的捕集效率和使用壽命，使得顆粒捕集裝置能在較低再生成本下長期高效的運(yùn)行，從而達(dá)到減少顆粒物排放的效果。
【IPC分類】F01N3/029, F01N3/022, F01N3/028, F01N3/032
【公開號(hào)】CN205064044
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520726411
【發(fā)明人】羅坤, 許盛濤, 周星辰, 錢振天, 熊儒成, 戴凱奇, 汪逸, 段彥昭
【申請(qǐng)人】浙江大學(xué)
【公開日】2016年3月2日
【申請(qǐng)日】2015年9月18日