專利名稱：一種柴油發(fā)動機碳煙污染凈化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種柴油發(fā)動機碳煙污染凈化裝置。
在柴油品質(zhì)含硫每升2000ppm的水平，柴油機機況正常運行，能有效對柴油內(nèi)燃機排放的碳煙微粒污染物凈化處理，自由加速工況在用汽車柴油機達到1RB(波許)以下，新生產(chǎn)車柴油機達到0.5RB(波許)以下，達到國家規(guī)定的排放標準。
現(xiàn)對于碳煙微粒的凈化，普遍采用過濾器對柴油發(fā)動機的尾氣進行處理以達到國家規(guī)定的排放標準。使過濾器清潔，保持良好的透氣率，重新投入對碳煙及其它固態(tài)物質(zhì)的攔截—分隔—過濾功能。這個過程就是過濾器再生，是所有凈化裝置的關(guān)鍵技術(shù)。目前，國內(nèi)和國外，科研論文資料上對過濾器再生有不少的設(shè)想和描述，但是實用性的成為“產(chǎn)品”的技術(shù)在我們國內(nèi)根本沒有，在國外(美國、加拿大、日本等國)也沒有可供使用的應(yīng)用技術(shù)產(chǎn)品，美國、加拿大、日本、阿根廷等國對柴油碳煙凈化處理的過濾性的技術(shù)產(chǎn)品，基本上是采用催化再生技術(shù)。其原理和產(chǎn)品是汽油發(fā)動機“三元催化器”同出一道。對汽車工業(yè)和石油工業(yè)先進的國家是可行的，采用催化過濾技術(shù)的先決條件1)柴油機必須是蝸輪增壓；2)柴油油品含硫每升不能大于50ppm的濃度。在此苛刻的條件下催化再生技術(shù)才能正常工作，否則無效。所以進入我國市場的柴油機凈化技術(shù)產(chǎn)品，均不能見效，因我國柴油機工業(yè)遠未達到歐洲I號排放標準。另外一個主要原因，我國的柴油品質(zhì)在即將頒布的優(yōu)質(zhì)柴油標準，含硫是每升700ppm，是歐洲50ppm的14倍，現(xiàn)在市場供應(yīng)的柴油含硫量每升均在2000ppm以上。這樣條件對催化劑再生技術(shù)只能是無能為力。
在過濾器再生過程中，分離開過濾體的碳煙微粒和其它固態(tài)物質(zhì)，必須迅速處理，目前處理方法主要是兩種方式(A)將捕集到的碳煙微粒及固態(tài)物質(zhì)，定時卸下捕捉器，用水沖刷清洗，(目前香港采用的柴油碳煙捕捉器)此種方式會造成清洗水含碳煙微粒產(chǎn)生的二次水污染，不能根本解決污染。
(B)將捕集到的碳煙微粒和固態(tài)物質(zhì)，用火焰導(dǎo)燒除，此技術(shù)研究的方案有微波燃燒方法，液化氣噴射燃燒和電加熱燃燒。以上的燃燒處理技術(shù)方式，還是在實驗室研究階段，尚未能達到產(chǎn)業(yè)化進入實際應(yīng)用在產(chǎn)品的階段。
本發(fā)明所述的柴油發(fā)動機碳煙污染凈化裝置，有一由順序連接的反吹室、過濾器、擴張室以及消聲室組成的凈化裝置主體及程序控制器，該凈化裝置主體內(nèi)插入一用于導(dǎo)入柴油發(fā)動機尾氣的排氣管，其特征在于反吹室通過一常閉電磁閥與高壓充氣裝置連接，且其排氣出口處有一常開排氣閥，在消聲室后端有一常閉合掃氣閥，消聲室的底部有一碳煙收集管與碳煙燃燒器總成連接；過濾器的背壓信號及碳煙燃燒器總成的碳煙微粒重量信號反饋至程序控制器，當背壓達到定值時，程序控制器同步控制電磁閥打開、排氣閥關(guān)閉、掃氣閥打開0.0003-0.0006秒；當碳煙微粒達到相當重量時，程序控制器發(fā)出指令啟動碳煙燃燒室，點燃碳煙微粒。
柴油發(fā)動機及車輛工作時，向機外排放出大量含有致癌物質(zhì)的碳煙微粒廢氣，污染大氣環(huán)境，影響視覺和衛(wèi)生，這股對人和生態(tài)環(huán)境毒害的廢氣，通過本裝置處理凈化后，有害的碳煙微粒物質(zhì)，削減70％以上，使柴油機車廢氣排放達到相當于歐洲I號(在用車)的排放標準。
如圖2所示，為擴張室的結(jié)構(gòu)示意圖，其中擴張室2與消聲室6之間用微孔隔聲板21分隔，掃氣閥15固定在消聲室6末端的后擋板25，排氣管1穿透后擋板插入凈化裝置主體內(nèi)。在消聲室內(nèi)依次固定有一導(dǎo)流板22，止回導(dǎo)板23，以及固定在消聲室6的后擋板上的濾網(wǎng)24，在濾網(wǎng)24與止回導(dǎo)板23之間固定排微粒接管。
如圖3所示，為反吹室及過濾器的結(jié)構(gòu)示意圖，其中31為排氣蝶閥氣泵，32為反吹閥接頭，33為膨脹墊，34為反吹器外殼，35為過濾止推圈，36為陶瓷壁流式濾心，37為過濾器外殼。
如圖4所示，為碳煙燃燒器總成的結(jié)構(gòu)示意圖，碳煙燃燒器總成有一倒錐形的碳煙器體44，其上方端口遮蓋有一封頂鋼網(wǎng)41，該封頂鋼網(wǎng)41用鋼網(wǎng)緊固環(huán)43固定在碳煙器體44的上方端口上；在封頂鋼網(wǎng)41下方還遮蓋有錐形鋼網(wǎng)42，其用錐形鋼網(wǎng)緊固環(huán)45固定在碳煙器體44上；與碳煙收集管7連接的碳煙收集頭從錐形鋼網(wǎng)42下方接入碳煙器體44；在碳煙器體的底部有一燃燒室47，二次進氣管52從底部插入燃燒室，燃燒室以陶瓷管50做內(nèi)壁，其內(nèi)固定有一燃燒器48，燃燒器48通過接線柱49接電源，接線柱49位于燃燒室47內(nèi)的部分包裹耐高溫的瓷管51。
如圖5為本發(fā)明程序控制器的電路邏輯圖。上述過濾器的背壓信號及碳煙燃燒器總成的碳煙微粒重量信號反饋至程序控制器的信息數(shù)據(jù)收集電路，當背壓達到定值時，程序控制器執(zhí)行電路A發(fā)出指令，同步控制電磁閥打開、排氣閥關(guān)閉、掃氣閥打開0.0003-0.0006秒；當碳煙微粒達到相當重量時，運算與輸出電路向執(zhí)行電路B輸入信號，由執(zhí)行電路B發(fā)出指令啟動碳煙燃燒室，點燃碳煙微粒。
本凈化裝置實施對柴油碳煙微粒凈化處理的工作原理如下1、碳煙過濾與排放柴油發(fā)動機作功時，排放的廢氣，進入本裝置的排氣管1向過濾器2強壓噴射，這股含有碳煙微粒和其它固態(tài)物質(zhì)的氣流通過過濾器的陶瓷壁流式過濾體，將氣體和不可通過壁體高密度的網(wǎng)膜的物質(zhì)，攔截分隔，經(jīng)過濾后(干凈)的氣體，經(jīng)過反吹室5和排氣蝶閥(此時蝶閥打開)向機外排出經(jīng)凈化處理后的廢氣。完成了內(nèi)燃機的排放工況。即時也完成了碳煙微粒攔截—捕捉—過濾的工作過程。發(fā)動機又進入新的工作循環(huán)。
2、過濾器再生使過濾器清潔，保持良好的透氣率。重新投入對碳煙及其它固態(tài)物質(zhì)的攔截—分隔—過濾功能。這個過程就是過濾器再生。是本裝置的關(guān)鍵技術(shù)。本項技術(shù)突破了過濾器再生的難題，設(shè)計使用以高壓的氣流，以脈動的方式，與發(fā)動機排氣相反的方向(逆向)迅時向過濾器沖擊噴射，使被攔截在過濾器載體的碳煙微粒、抖震、隨強壓氣流分離開過濾體，達到清洗過濾體，使之再生重新進入工作的良好狀態(tài)。碳煙微粒在過濾器積聚到一定程度時，將會使過濾體堵塞，柴油機因排不出廢氣，而產(chǎn)生氣阻，因此就會熄火停機。本裝置的工作原理是在碳煙微粒積聚在過濾器內(nèi)，便會產(chǎn)生了背壓，在達到背壓定值時，信息傳達到程序控制器13隨即發(fā)出清洗再生信號，將常開的排氣蝶閥12迅即關(guān)閉，平頂掃氣閥15同步打開，反吹高壓電閥14同步打開，將儲氣罐9的高壓氣進入反吹室5高壓氣流與排氣管1的排氣方向相反，噴壓在過濾器3，使積聚在過濾器各通道內(nèi)的碳煙微粒在震抖和強壓氣流下，分離開過濾體達到清洗，再生過濾器的目的，使過濾器進入新工作循環(huán)，整個再生過程，僅在0.0003-0.0006秒內(nèi)完成，才能適應(yīng)發(fā)動機工作循環(huán)。
3、碳煙的二次收集與燃燒本項技術(shù)創(chuàng)新點的關(guān)鍵技術(shù)，就是設(shè)計了二次收集碳煙裝置、分離凈化器主體后再進行處理污染物的技術(shù)，并附之實現(xiàn)，成為實際可應(yīng)用的技術(shù)。
二次收集和燃燒實施的工作原理利用過濾器再生時的強壓氣流，將附著在過濾載體的碳煙微粒和固態(tài)物質(zhì)分離后，隨著這股帶著碳煙微粒的氣流壓輸入進到擴張室2再經(jīng)過消聲室6的導(dǎo)流板和止回板在后端的半圓形濾網(wǎng)膜的大氣壓差條件下在流體力學(xué)的作用下，沿著碳煙微粒收集管7離開本碳煙凈化裝置主體，匯入碳煙燃燒器總成8，當碳煙微粒和固態(tài)物質(zhì)達到相當量的時候，程序控制器13發(fā)出指令，啟動碳煙燃燒器的燃燒室。燃燒器隨即急劇加熱，點燃碳煙微粒，此時二次進氣管輸入助燃空氣，使捕捉到的碳煙微粒和固態(tài)物質(zhì)，燃燒完全。實現(xiàn)了本項技術(shù)裝置柴油機車碳煙微粒處理凈化最終目的。本裝置智能化實施整個工作過程，由本裝置設(shè)計的程序控制器發(fā)出測試信息——運算輸處——執(zhí)行信號，按各部件機構(gòu)職能順序行動來實施，程序控制器是依據(jù)排氣背壓信號，碳煙微粒載量信號及計時信號。按設(shè)計的指令參數(shù)執(zhí)行，完成智能管理的目的。
權(quán)利要求
1.一種柴油發(fā)動機碳煙污染凈化裝置，有一由順序連接的反吹室(5)、過濾器(3)、擴張室(2)以及消聲室(6)組成的凈化裝置主體及程序控制器，該凈化裝置主體內(nèi)插入一用于導(dǎo)入柴油發(fā)動機尾氣的排氣管(1)，其特征在于反吹室(5)通過一常閉電磁閥(14)與高壓充氣裝置(9)連接，且其排氣出口處有一常開排氣閥(12)，在消聲室后端有一常閉合掃氣閥(15)，消聲室的底部有一碳煙收集管(7)與碳煙燃燒器總成(8)連接；過濾器的背壓信號及碳煙燃燒器總成的碳煙微粒重量信號反饋至程序控制器，當背壓達到定值時，程序控制器同步控制電磁閥(14)打開、排氣閥(12)關(guān)閉、掃氣閥(15)打開0.0003-0.0006秒；當碳煙微粒達到相當重量時，程序控制器發(fā)出指令啟動碳煙燃燒室，點燃碳煙微粒。
2.按權(quán)利要求1所述的一種柴油發(fā)動機碳煙污染凈化裝置，其特征在于所述的擴張室(2)與消聲室(6)之間用微孔隔聲板(21)分隔，且在消聲室內(nèi)依次固定有一導(dǎo)流板(22)，止回導(dǎo)板(23)，以及固定在消聲室(6)的后擋板上的濾網(wǎng)(24)，在濾網(wǎng)(24)與止回導(dǎo)板(23)之間固定排微粒接管(7)。
3.按權(quán)利要求1所述的一種柴油發(fā)動機碳煙污染凈化裝置，其特征在于所述的碳煙燃燒器總成有一倒錐形的碳煙器體(44)，其上方端口遮蓋有一封頂鋼網(wǎng)(41)，在封頂鋼網(wǎng)(41)下方還遮蓋有錐形鋼網(wǎng)(42)，與碳煙收集管(7)連接的碳煙收集頭從錐形鋼網(wǎng)(42)下方接入碳煙器體(44)；在碳煙器體的底部有一燃燒室(47)，二次進氣管(52)從底部插入燃燒室，其內(nèi)固定有一燃燒器(48)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種柴油發(fā)動機碳煙污染凈化裝置。其有一由反吹室、過濾器、擴張室以及消聲室組成的主體及程序控制器，該主體內(nèi)插入一排氣管，反吹室通過一常閉電磁閥與高壓充氣裝置連接，且排氣出口處有一常開排氣閥，在消聲室后端有一常閉合掃氣閥，消聲室的底部有一碳煙收集管與碳煙燃燒器總成連接；背壓信號及的碳煙微粒重量信號反饋至程序控制器，當背壓達到定值時，程序控制器同步控制電磁閥打開、排氣閥關(guān)閉、掃氣閥打開；當碳煙微粒達到定重時，程序控制器啟動碳煙燃燒室。該凈化裝置能對柴油發(fā)動機尾氣中的碳煙微粒進行有效的過濾的，過濾器的再生簡捷可行，所攔截的碳煙微粒燃燒凈化處理，避免了二次污染。
文檔編號F01N3/023GK1395026SQ02134479
公開日2003年2月5日 申請日期2002年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月31日
發(fā)明者資新運, 張春潤, 李清華 申請人:李清華