專利名稱：一種增壓柴油機(jī)排氣加熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于柴油機(jī)尾氣微粒污染控制技術(shù)領(lǐng)域，進(jìn)一步涉及一種柴 油機(jī)排氣加熱裝置。
背景技術(shù)：
氮氧化物和微粒是柴油機(jī)尾氣排放中的主要污染物。近年來隨著排放法 規(guī)的曰益嚴(yán)格，通過后處理方式降低兩種污染物排放的技術(shù)引起了廣泛關(guān)注。 對微粒處理主要難點(diǎn)在于捕集器的再生。
熱再生是較普遍采用的一種再生方式。通過加熱提高排氣溫度或直接選 擇性加熱微粒將沉積在捕集器內(nèi)的徽粒燃燒，恢復(fù)捕集器性能?，F(xiàn)在排氣加 熱的方式主要有電加熱、微波加熱和噴油助燃等。
現(xiàn)階段汽車用加熱器主要用于空調(diào)加熱器，進(jìn)氣預(yù)熱等方面。燃油加熱
器技術(shù)是一種成熟技術(shù)，但用于排氣加熱方面還存在如下技術(shù)問題
(1) 加熱能力調(diào)節(jié)范圍有限。 一般只有兩級到三級加熱能力，不適用于 溫度不斷變化排氣環(huán)境。噴油量與空氣量控制需要各種閥件與傳感器，在排 氣高溫環(huán)境中無法正常工作
(2) 燃油供給一般采用離心式霧化結(jié)構(gòu)的低壓供給系統(tǒng)。霧化質(zhì)量差。 助燃空氣一般釆用離心式風(fēng)機(jī)，進(jìn)氣壓力低。有背壓的排氣環(huán)境中供氣效率 差。
(3) 排氣中氧含量低，而二氧化碳含量高。燃油在這種環(huán)境中燃燒效果 差，不易控制。
本實(shí)用新型涉及的排氣加熱裝置是通過燃油蒸發(fā)器與從增壓柴油機(jī)進(jìn)氣 系統(tǒng)取氣裝置將流量可調(diào)的燃油和空氣混合點(diǎn)火燃燒將排氣溫度提高到微粒 起燃溫度。使沉積在微粒捕集器內(nèi)微粒燃燒，達(dá)到捕集器再生的目的。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種在柴油機(jī)運(yùn)行過程中可靠且能有效燃燒 微粒從而使捕集器可靠再生的裝置。
本實(shí)用新型一種增壓柴油機(jī)排氣加熱裝置，其特征在于，其中包括一 安裝于增壓柴油機(jī)增壓器后的進(jìn)氣取氣裝置、 一安裝在增壓柴油機(jī)排氣加熱 裝置中燃燒器上的燃油供給裝置、 一安裝于燃燒器上的燃油蒸發(fā)器、 一燃燒 器、 一安裝于燃燒器中的火焰監(jiān)測器、 一安裝于燃燒器出口處的溫度傳感器、 分別安裝在進(jìn)氣取氣裝置和增壓柴油機(jī)排氣管出口處的兩只壓力傳感器，一 燃燒器外側(cè)發(fā)動機(jī)排氣夾層。
一燃油供給裝置，該裝置包括調(diào)速電機(jī)、燃油泵，供油量由電控單元通 過調(diào)整燃油泵驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)速加以調(diào)節(jié)。
一燃油蒸發(fā)器，該裝置包括進(jìn)油口、電熱塞、金屬蒸發(fā)絲網(wǎng)，燃油經(jīng)進(jìn) 油口流入絲網(wǎng)，絲網(wǎng)經(jīng)電熱塞加熱使燃油由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)。
一燃燒器，該裝置包括進(jìn)氣紊流管、燃燒室，空氣經(jīng)進(jìn)氣紊流管與由燃 油蒸發(fā)器蒸發(fā)的燃油迅速混合，經(jīng)電熱塞點(diǎn)燃實(shí)現(xiàn)著火燃燒。
一火焰監(jiān)測器，監(jiān)測燃燒器著火是否成功。
一溫度傳感器和兩只傳感器壓力，溫度傳感器用來對燃燒器加熱能力進(jìn)
行閉環(huán)控制；壓力傳感器用來測量燃燒器空氣入口壓力和排氣系統(tǒng)壓力，當(dāng) 發(fā)動機(jī)提供空氣壓力低于排氣系統(tǒng)壓力時(shí)，燃燒器停止工作。
一燃燒器外側(cè)發(fā)動機(jī)排氣夾層，柴油機(jī)排氣經(jīng)燃燒器外夾層與燃燒器換 熱后再與經(jīng)燃燒器加熱的燃?xì)膺M(jìn)行混合。
本實(shí)用新型通過燃油蒸發(fā)器與從增壓柴油機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)取氣裝置將流量可 調(diào)的燃油和空氣混合點(diǎn)火燃燒將排氣溫度提高到微粒起燃溫度，從而使沉積 在微粒捕集器內(nèi)微粒燃燒，達(dá)到捕集器再生的目的。
附困說明
圖i為本實(shí)用新型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖2為本實(shí)用新型燃燒器結(jié)構(gòu)示意圖，其中A為空氣流動方向，B為燃 油流動方向，C為發(fā)動機(jī)排氣流入方向，D為發(fā)動機(jī)排氣流出方向；
圖3為本實(shí)用新型在發(fā)動機(jī)運(yùn)行過程中排氣加熱效果圖，其中，橫坐標(biāo)
為發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速，左側(cè)縱坐標(biāo)為加熱器出口處溫度，右側(cè)縱坐標(biāo)為加熱器工作 前和工作后加熱器出口溫度增加值，m表示發(fā)動機(jī)排氣溫度，—表示燃 燒器工作時(shí)出口溫度，+表示加熱器工作前和工作后加熱器出口溫度增加。
具體實(shí)施方式
請參閱


圖1和圖2所示，本實(shí)用新型一種增壓柴油機(jī)排氣加熱裝置，其 中包括
一增壓柴油機(jī)進(jìn)氣取氣裝置，該裝置包括取氣管16、空氣流量計(jì)5、空 氣流量控制閥3、步進(jìn)電機(jī)4，由電控單元根據(jù)發(fā)動機(jī)工況和對燃燒器加熱能 力的需求，控制燃燒器從發(fā)動機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)的空氣取氣量；
一燃油供給裝置，該裝置包括調(diào)速電機(jī)ll、燃油泵13，供油量由電控單 元6通過調(diào)整燃油泵驅(qū)動電機(jī)11的轉(zhuǎn)速加以調(diào)節(jié)；
一燃油蒸發(fā)器12，該裝置包括進(jìn)油口 17、電熱塞18、金屬蒸發(fā)絲網(wǎng)19， 燃油經(jīng)進(jìn)油口 17流入絲網(wǎng)19,絲網(wǎng)經(jīng)電熱塞18加熱使燃油由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)；
一燃燒器10，該裝置包括進(jìn)氣紊流管22、燃燒室21，空氣經(jīng)進(jìn)氣紊流 管22與由燃油蒸發(fā)器12蒸發(fā)的燃油迅速混合，經(jīng)電熱塞18點(diǎn)燃實(shí)現(xiàn)著火燃 燒；
一火焰監(jiān)測器7，監(jiān)測燃燒器著火是否成功；
一溫度傳感器和兩只壓力傳感器，溫度傳感器8用來對燃燒器10加熱能 力進(jìn)行閉環(huán)控制；壓力傳感器2、 9分別用來測量燃燒器空氣入口壓力和排氣 系統(tǒng)壓力，當(dāng)發(fā)動機(jī)提供空氣壓力低于排氣系統(tǒng)壓力時(shí)，燃燒器10停止工作;
一燃燒器外側(cè)發(fā)動機(jī)排氣夾層20,柴油機(jī)排氣經(jīng)燃燒器外夾層20與燃 燒器10換熱后再與經(jīng)燃燒器10加熱的燃?xì)膺M(jìn)行混合，實(shí)現(xiàn)排氣加熱。
本實(shí)用新型的工作過程為
燃燒器10的空氣取自增壓柴油機(jī)15的增壓器1的出氣口 ，空氣的流量 由串聯(lián)進(jìn)氣管路上的空氣流量計(jì)5進(jìn)行實(shí)時(shí)測量，電控單元6根據(jù)空氣流量 計(jì)5輸入的流量信號，通過控制步進(jìn)電機(jī)4，改變空氣流量控制閥3的開度， 從而調(diào)節(jié)通往燃燒器10進(jìn)氣口 16的空氣量；
燃燒器10的燃油，由油泵13將柴油從柴油機(jī)油箱14中吸出，供油量由 電控單元6控制調(diào)速電機(jī)11的轉(zhuǎn)速加以調(diào)節(jié)；
燃燒器燃油經(jīng)進(jìn)油口17，進(jìn)入燃油蒸發(fā)器12,蒸發(fā)器內(nèi)置的電熱塞18， 將金屬蒸發(fā)絲網(wǎng)19加熱，燃油流入被加熱的絲網(wǎng)19后迅速由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)； 空氣由燃燒器進(jìn)氣口 16進(jìn)入紊流管22，與蒸發(fā)的燃油混合并由電熱塞18點(diǎn) 燃，實(shí)現(xiàn)著火；
火焰監(jiān)測器7用來監(jiān)測點(diǎn)火是否成功，點(diǎn)火成功后，由電控單元6根據(jù) 發(fā)動機(jī)15的工況和對燃燒器10加熱能力的需求，控制燃燒器10加熱能力； 如果點(diǎn)火失敗，電控單元6控制油泵13停止供油，3分鐘后進(jìn)行第二次點(diǎn)火， 如果連續(xù)三次點(diǎn)火失敗，電控單元6輸出故障信息；
燃燒器10的工作過程由電控單元6進(jìn)行閉環(huán)控制，電控單元6根據(jù)排氣 壓力傳感器9信號確定發(fā)動機(jī)排氣微粒捕集器是否需要加熱再生，當(dāng)排氣壓 力達(dá)到允許的臨界值時(shí)，電控單元6檢測發(fā)動機(jī)15的轉(zhuǎn)速、油門開度和燃燒 器進(jìn)氣壓力傳感器2傳入的進(jìn)氣壓力信號，當(dāng)進(jìn)氣壓力大于排氣壓力時(shí)，電 控單元6控制電熱塞18進(jìn)行加熱，l分鐘后，電控單元6控制步進(jìn)電機(jī)4， 使空氣流量控制閥3開啟至燃燒器10著火允許進(jìn)氣量，由空氣流量計(jì)5將此 時(shí)空氣流量信號傳入電控單元6，電控單元6控制調(diào)速電機(jī)11的轉(zhuǎn)速，由油 泵13提供給蒸發(fā)器12適合于著火所需的燃油，經(jīng)燃油蒸發(fā)器12將燃油蒸發(fā) 并與經(jīng)進(jìn)氣紊流管22進(jìn)入的空氣進(jìn)行混合并由電熱塞18將其點(diǎn)燃，之后，
電控單元6逐漸控制步進(jìn)電機(jī)4使空氣流量控制閥3逐漸開啟，同時(shí)控制調(diào) 速電機(jī)11增加轉(zhuǎn)速，按比例逐步增加油泵13的供油量，發(fā)動機(jī)15排出的廢 氣進(jìn)入燃燒器10的進(jìn)氣口 ，經(jīng)燃燒器10外側(cè)排氣夾層與燃燒器出口處高溫 燃?xì)饣旌希瑴囟葌鞲衅?檢測發(fā)動機(jī)排氣被加熱后的溫度，電控單元6根據(jù) 溫度檢測值與目標(biāo)值進(jìn)行燃燒器10工作過程閉環(huán)控制，隨溫度達(dá)到目標(biāo)值， 捕集器內(nèi)微粒燃燒，發(fā)動機(jī)15排氣阻力迅速減少，當(dāng)排氣壓力回復(fù)到初始狀 態(tài)時(shí)，燃燒器停止工作。
圖3為在北京福田2. 8升增壓柴油機(jī)采用本實(shí)用新型增壓柴油機(jī)排氣加 熱裝置，在發(fā)動機(jī)不同轉(zhuǎn)速下，對發(fā)動機(jī)排氣的加熱能力試驗(yàn)結(jié)果，表明 該裝置在發(fā)動機(jī)絕大部分工況下，可使排氣溫度提高至500攝氏度以上，滿 足發(fā)動機(jī)微粒捕集器再生要求。
權(quán)利要求1、一種增壓柴油機(jī)排氣加熱裝置，其特征在于，包括:一安裝于增壓柴油機(jī)增壓器后的進(jìn)氣取氣裝置、一安裝在增壓柴油機(jī)排氣加熱裝置中燃燒器上的燃油供給裝置、一安裝于燃燒器上的燃油蒸發(fā)器、一燃燒器、一安裝于燃燒器中的火焰監(jiān)測器、一安裝于燃燒器出口處的溫度傳感器、分別安裝在進(jìn)氣取氣裝置和增壓柴油機(jī)排氣管出口處的兩只壓力傳感器，一燃燒器外側(cè)發(fā)動機(jī)排氣夾層。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種增壓柴油機(jī)排氣加熱裝置，其特征在于， 所述的增壓柴油機(jī)進(jìn)氣取氣裝置包括空氣流量計(jì)、空氣流量控制閥，由電控 單元根據(jù)發(fā)動機(jī)工況和對燃燒器加熱能力的需求，控制燃燒器從發(fā)動機(jī)進(jìn)氣 系統(tǒng)的空氣取氣量。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種增壓柴油機(jī)排氣加熱裝置，其特征在于， 所述的燃燒器包括進(jìn)氣紊流管、燃燒室，空氣經(jīng)進(jìn)氣紊流管與由燃油蒸發(fā)器 蒸發(fā)的燃油迅速混合，經(jīng)電熱塞點(diǎn)燃實(shí)現(xiàn)著火燃燒。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種增壓柴油機(jī)排氣加熱裝置，其特征在于， 所述的燃油蒸發(fā)器包括進(jìn)油口、電熱塞、金屬蒸發(fā)絲網(wǎng)。
專利摘要本實(shí)用新型屬于柴油機(jī)尾氣微粒污染控制技術(shù)領(lǐng)域，進(jìn)一步涉及一種柴油機(jī)排氣加熱裝置。該加熱裝置包括一安裝于增壓柴油機(jī)增壓器后的進(jìn)氣取氣裝置、一安裝在增壓柴油機(jī)排氣加熱裝置中燃燒器上的燃油供給裝置、一安裝于燃燒器上的燃油蒸發(fā)器、一燃燒器、一安裝于燃燒器中的火焰監(jiān)測器、一安裝于燃燒器出口處的溫度傳感器、分別安裝在進(jìn)氣取氣裝置和增壓柴油機(jī)排氣管出口處的兩只壓力傳感器，一燃燒器外側(cè)發(fā)動機(jī)排氣夾層。該裝置在發(fā)動機(jī)絕大部分工況下，可使排氣溫度提高至500攝氏度以上，滿足發(fā)動機(jī)微粒捕集器再生要求。
文檔編號F01N3/023GK201206487SQ20082007426
公開日2009年3月11日 申請日期2008年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月1日
發(fā)明者姚廣濤, 姜大海, 張春潤, 徐正飛, 資新運(yùn), 鄧成林 申請人:中國人民解放軍軍事交通學(xué)院