柴油機微粒捕集器回流式噴油助燃再生裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種柴油機微粒捕集器回流式噴油助燃再生裝置。本實用新型采用了旋流與突擴復(fù)合的形式，雙支進氣管與可燃混合氣混合室相切供給新鮮空氣，根據(jù)不同工況調(diào)整流量閥調(diào)節(jié)供氣量，能夠在燃燒室前端產(chǎn)生穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)混合氣，有利于燃油霧化和混合并在混合室中心部位產(chǎn)生回流區(qū)，穩(wěn)定混合室溫度并促進混合氣混合同時持續(xù)供給燃燒室，同時燃燒室采用突擴形式能在突擴肩部產(chǎn)生穩(wěn)定回流區(qū)，保證火花塞點火后關(guān)閉而混合氣能持續(xù)點燃，延長火花塞壽命并提高火焰穩(wěn)定性，同時回流區(qū)的存在有利于保證火焰在燃燒室內(nèi)更好貼壁而具有較好的火焰充滿度，防止溫度不均勻而燒壞陶瓷過濾體，而且較好的組織燃燒能降低二次污染程度。本實用新型在燃氣混合段安裝有氧濃度傳感器收集混合氣信息，在過濾體前端和后端均裝有溫度和壓力傳感器，檢測再生裝置溫度和壓力等數(shù)據(jù)，傳感器數(shù)據(jù)傳輸至ECU處理判斷控制再生過程，具有經(jīng)濟方便穩(wěn)定安全等優(yōu)點。
【專利說明】柴油機微粒捕集器回流式噴油助燃再生裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及柴油機排氣微粒捕集器和噴油供氣燃燒再生裝置以及傳感檢測控制系統(tǒng)，屬于發(fā)動機排放與污染控制領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]柴油機具有熱效率高、適應(yīng)性好、功率范圍寬等優(yōu)點，在車輛、施工機械等方面應(yīng)用極為廣泛，車輛柴油化比例進一步提高是目前汽車發(fā)展的趨勢，但較高的微粒物質(zhì)(PM)排放水平是制約柴油機發(fā)展的關(guān)鍵問題之一，其排放的微粒粒徑小、重量輕，能長時間懸浮于大氣中，極大地危害著人類的健康，隨環(huán)保形勢的日益嚴峻，柴油機的微粒排放問題已引起了人們足夠的重視，對其有效控制已成為當前柴油機發(fā)展過程中極其重要且極具挑戰(zhàn)的課題，在目前所提出的各PM后處理方式中，微粒捕集器(DPF)被認為是一種很具發(fā)展前景的PM消減方式。其再生問題也成了人們研究的熱點，在諸多再生方式中，噴油助燃再生技術(shù)不受油品質(zhì)量限制，燃燒器采用與柴油機相同的燃料，不需要消耗汽車電池的功率，而且也沒有催化再生、連續(xù)再生等被動再生技術(shù)對于柴油中含硫量低于一定值的要求，且再生裝置各部件成熟件多，裝車使用時不需對發(fā)動機原結(jié)構(gòu)做太大的改動，是一種適用性好、效率高和可靠性好的再生技術(shù)，目前影響噴油助燃再生技術(shù)實用化的主要問題是過濾體再生過程中的可靠性問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型設(shè)計了一種柴油機微粒捕集器回流式噴油助燃再生裝置，其先進性主要體現(xiàn)在:采用分段組裝的形式將混合氣混合段、可燃混合氣燃燒室段和微粒捕集段安裝在一起，具有零部件少，結(jié)構(gòu)簡單，易于維修維護和更換，通用性強等優(yōu)點；新鮮空氣進氣管采用雙支管與混合室相切產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)回流區(qū)與燃燒室突擴結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的回流區(qū)相互復(fù)合，提高了混合氣的混合程度和溫度，降低了再生溫度和波動性，在回流區(qū)形成已燃混合氣和未燃混合氣的持續(xù)循環(huán)交替，保證已燃混合氣自動持續(xù)點燃未燃混合氣，提高了再生效率和安全可靠性，對車載柴油機和固定安裝柴油機組等均具有極大的實際應(yīng)用價值。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型所采取的技術(shù)方案是:一種柴油機微粒捕集器回流式噴油助燃再生裝置，所述的油氣混合室段、可燃混合氣燃燒室段以及過濾體段采用三段組裝形式，通過法蘭盤和均布若干螺栓緊固件連接，中間加裝石棉密封墊層密封，在油氣混合室段頂端位置安裝電控噴油嘴，根據(jù)噴油霧化長度以及混合室內(nèi)回流區(qū)長度等設(shè)計新鮮空氣供給支管的位置，其直徑根據(jù)發(fā)動機排量以及過濾體再生所需供氧量計算設(shè)計，混合室直徑以及油氣混合物通道同樣根據(jù)此參數(shù)設(shè)計，靠近回流區(qū)末端以及混合室末端位置安裝氧濃度傳感器檢測混合氣氧濃度，在燃燒室突擴位置安裝高能火花塞點燃可燃混合氣，并在發(fā)動機廢氣入口錯開一定位置安裝過濾體前端溫度、壓力傳感器，與過濾體后端安裝的溫度、壓力傳感器分別配組檢測再生過程以及再生時機參數(shù)，當過濾體內(nèi)壓力達到一定值，新鮮空氣流量閥打開，同時噴油嘴噴油，高能火花塞點火引燃可燃混合氣，進行過濾體再生,過濾體采用壁流式陶瓷過濾體,直徑和體積根據(jù)發(fā)動機排量和過濾體規(guī)格設(shè)計選擇，與過濾體殼體之間加裝一定厚度的隔熱墊層。
[0005]對上述結(jié)構(gòu)作進一步限制，所述的油氣混合室為耐高溫不銹鋼管，直徑根據(jù)再生油氣混合量以及旋流形成穩(wěn)定條件設(shè)計，長度根據(jù)旋流產(chǎn)生穩(wěn)定回流區(qū)長度以及噴油霧化區(qū)長度等參數(shù)設(shè)計，氧濃度傳感器安裝在油氣混合室靠近末端一定距離的位置，便于綜合考慮回流區(qū)已燃和未燃混合氣氧濃度。
[0006]對上述結(jié)構(gòu)作進一步限制，所述的燃燒室同樣采用耐高溫不銹鋼板卷制成圓柱形，長度可根據(jù)底盤空間位置或可燃混合氣火焰長度等參數(shù)設(shè)計，過垂直軸線平面距離燃燒室頂端一定距離位置開孔焊接發(fā)動機廢氣接入管道，開口直徑根據(jù)發(fā)動機排氣管直徑設(shè)計，兩者通過法蘭盤和螺栓緊固。
[0007]對上述結(jié)構(gòu)作進一步限制，所述的過濾體前端溫度、壓力傳感器采用耐熱型傳感器，采集數(shù)據(jù)快速穩(wěn)定可靠，兩個傳感器均需要與發(fā)動機廢氣入口正對位置錯開一定的距離，以避免發(fā)動機高溫廢氣對數(shù)據(jù)采集產(chǎn)生干擾。
[0008]對上述結(jié)構(gòu)作進一步限制，所述的高能火花塞為可點燃柴油混合氣的火花塞，通過車載電源供電，安裝位置處于燃燒室突擴肩部，由于突擴的存在使得混合氣在該區(qū)域形成循環(huán)流動的回流區(qū)，點燃的混合氣卷吸進入該區(qū)域后加熱點燃未燃混合氣，形成持續(xù)穩(wěn)定燃燒。
[0009]對上述結(jié)構(gòu)作進一步限制，所述的陶瓷過濾體為壁流式陶瓷過濾體，捕集微粒到一定程度后，過濾體內(nèi)背壓升高，通過過濾體前后壓力傳感器檢測，判斷再生時機，過濾體與殼體之間加裝一定厚度的隔熱墊層，防止過濾體殼體因溫度不均勻?qū)е逻^濾體產(chǎn)生熱應(yīng)力而斷裂等破壞，同時，三段連接處以及其他密封部位均需采用石棉密封墊層或銅片墊層密封。
[0010]對上述結(jié)構(gòu)作進一步限制，所述的陶瓷過濾體定位與固定螺栓沿過濾體殼體周向均勻分布6-8個，當取下螺桿時，陶瓷過濾體可沿殼體軸向進行移動，而方便取下更換過濾體芯，安裝好陶瓷過濾體芯和隔熱墊層后擰緊螺桿可阻擋過濾體芯軸向運動。
[0011]采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于:本實用新型采用分段組裝的噴油助燃再生裝置，便于對噴油嘴、傳感器、流量閥、排氣管、陶瓷過濾體以及墊層進行維修維護和更換，零部件數(shù)目少原材料容易獲得，結(jié)構(gòu)簡單，通用性強，密封性好；安裝多路傳感器采集再生裝置內(nèi)部數(shù)據(jù)，對判斷再生時機以及對再生過程的監(jiān)控調(diào)整具有較好的作用，并且通過判斷再生動態(tài)過程調(diào)整進氣流量閥開度、噴油量、噴油壓力等，對保證混合氣混合程度最佳和燃燒穩(wěn)定性最好以及較好的火焰充滿度和適宜的燃燒溫度的控制均具有重要意義，從而提高再生效率和可靠性；新鮮空氣進氣管位置根據(jù)噴油霧化長度和回流區(qū)長度等綜合考慮決定一個合適的范圍，兼顧了噴油霧化的初始霧化和二次霧化以及混合室回流區(qū)效應(yīng)，提高了混合氣混合程度，降低燃燒產(chǎn)生的二次污染程度和火焰溫度，對降低陶瓷過濾體燒結(jié)燒熔或燒裂具有重要意義；高能火花塞位置兼顧混合室回流區(qū)和突擴燃燒室回流區(qū)的復(fù)合，既能保證部分已燃混合氣回流至混合室對混合氣加熱促進混合，又能保證已燃混合氣在燃燒室內(nèi)持續(xù)可靠點燃未燃混合氣，提高了再生過程的平穩(wěn)性，對降低燃燒氣體對陶瓷過濾體的熱沖擊具有重要作用，同時提高傳感器等元件的測量數(shù)據(jù)可靠性和穩(wěn)定性，有益于指導(dǎo)再生過程的監(jiān)控。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本實用新型的裝配體部分剖面主視圖。
[0013]圖2是本實用新型的油氣混合室與新鮮空氣供氣段左視圖。
[0014]圖3是本實用新型的可燃混合氣燃燒室段左視圖。
[0015]圖4是本實用新型的微粒捕集器段左視圖。
[0016]其中:1.新鮮空氣進氣管道a ；2.助燃噴油嘴；3.油氣混合室；4.新鮮空氣進氣管道b;5.氧濃度傳感器；6.高能火花塞；7.過濾體前端溫度傳感器；8.過濾體前端壓力傳感器；9.石棉密封墊層；10.過濾體定位與固定螺栓；11.過濾體段；12.過濾體后端壓力傳感器；13.數(shù)據(jù)導(dǎo)線；14.排氣總管出口 ；15.過濾體后端溫度傳感器；16.螺栓緊固組件；17.發(fā)動機廢氣接入管；18.可燃混合氣燃燒室；19.連接螺栓孔；20.新鮮空氣供給支管a ；21.新鮮空氣供給支管b ;22.流量閥；23.新鮮空氣供給總管；24.混合氣混合室通道；25.發(fā)動機排氣管；26.陶瓷過濾體墊層；27.壁流式陶瓷過濾體。
具體實施方案
[0017]參照附圖1，本實用新型具體涉及一種柴油機微粒捕集器旋流與突擴復(fù)合回流式噴油助燃再生裝置，利用新鮮空氣進氣管與混合氣混合室相切產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)氣流，促進油氣混合的同時，在混合室軸心部位形成穩(wěn)定回流區(qū)，將已經(jīng)燃燒的混合氣卷入，對未燃混合氣進行預(yù)加熱，促進混合氣進入燃燒室后穩(wěn)定燃燒，同時在混合室與主燃燒室連接部位為突擴結(jié)構(gòu)，在該部位也形成穩(wěn)定回流區(qū)，已燃混合氣在該部位回流運動能夠在高能火花塞點火成功之后關(guān)閉的同時，對流入此區(qū)域的未燃混合氣持續(xù)點燃，形成穩(wěn)定可靠的燃燒，并且通過流量閥以及溫度、壓力、氧濃度等傳感器的實時信號檢測，傳輸至ECU判斷再生情況，保證再生過程可靠穩(wěn)定，具有較好的經(jīng)濟性，并且結(jié)構(gòu)簡單，拆裝方便，安全可靠。
[0018]本實用新型的具體結(jié)構(gòu)如附圖1-4所示，包括:新鮮空氣進氣管道a(l)、助燃噴油嘴(2)、油氣混合室(3)、新鮮空氣進氣管道b (4)、氧濃度傳感器(5)、高能火花塞￠)、過濾體前端溫度傳感器(7)、過濾體前端壓力傳感器(8)、石棉密封墊層(9)、過濾體定位與固定螺栓(10)、過濾體段(11)、過濾體后端壓力傳感器(12)、數(shù)據(jù)導(dǎo)線(13)、排氣總管出口
(14)、過濾體后端溫度傳感器(15)、螺栓緊固組件(16)、發(fā)動機廢氣接入管(17)、可燃混合氣燃燒室(18)、連接螺栓孔(19)、新鮮空氣供給支管a (20)、新鮮空氣供給支管b (21)、流量閥(22)、新鮮空氣供給總管(23)、混合氣流通與回流通道(24)、發(fā)動機排氣管(25)、陶瓷過濾體墊層(26)、壁流式陶瓷過濾體(27)等零部件。
[0019]本實用新型中的新鮮空氣進氣管道a(l)和新鮮空氣進氣管道b(4)為一對與油氣混合室(3)相切且軸線空間垂直于可燃混合氣燃燒室(18)軸線的焊接不銹鋼管，在油氣混合室(3)頂端開孔安裝助燃噴油嘴(2)，在油氣混合室(3)靠近末端位置安裝氧濃度傳感器
(5)，該部分通過連接螺栓孔(19)利用螺栓連接在可燃混合氣燃燒室(18)上。
[0020]本實用新型中的可燃混合氣燃燒室(18)與油氣混合室(3)相連接部位為混合氣流通與回流通道(24)，此通道與可燃混合氣燃燒室(18)主燃燒室形成突擴結(jié)構(gòu)，此段安裝高能火花塞出)、過濾體前端溫度傳感器(7)、過濾體前端壓力傳感器(8)，發(fā)動機廢氣接入管(17)焊接在可燃混合氣燃燒室(18)上，二者軸線互相穿過且垂直，該段通過螺栓緊固組件(16)與過濾體段(11)相連接，中間加石棉密封墊層(9)予以密封。
[0021]本實用新型中的過濾體段(11)內(nèi)部安裝壁流式陶瓷過濾體(27)，并通過貼壁安裝的陶瓷過濾體墊層(26)與過濾體外殼隔離，前端沿周向均布6-8個過濾體定位與固定螺栓(10)，阻擋安裝的壁流式陶瓷過濾體(27)和陶瓷過濾體墊層(26)發(fā)生軸向移動，過濾體段(11)后端為傾角約140°的收縮段，其上安裝過濾體后端壓力傳感器(12)、過濾體后端溫度傳感器(15)，過濾后的尾氣通過排氣總管出口(14)排出再生裝置。
[0022]本實用新型采用雙支新鮮空氣供給管道，且將其設(shè)計成與油氣混合室相切形式，使得氣流在混合室內(nèi)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)回流區(qū)，有利于噴油霧化的充分進行，同時回流區(qū)的存在使得部分較高溫度的已燃混合氣回流到混合室內(nèi)加熱可燃混合氣，進一步促進混合氣擴散混合，并起到預(yù)熱混合氣的作用，對保證混合氣可靠點燃具有重要意義；再燃燒室段設(shè)計成突擴形式，能夠在突擴肩部產(chǎn)生穩(wěn)定回流區(qū)，與混合室回流區(qū)復(fù)合，當高能火花塞點燃局部區(qū)域可燃混合氣后，回流的存在能夠形成未燃和已燃混合氣的循環(huán)交替流通，將已燃混合氣卷吸入該回流區(qū)，點燃該區(qū)域未燃混合氣，提高了火花塞的壽命，同時關(guān)閉火花塞可節(jié)約其供電能量，循環(huán)的存在保證了燃燒的持續(xù)穩(wěn)定進行，對降低燃燒產(chǎn)生氣體對陶瓷過濾體的熱沖擊具有較好的作用；開放的燃燒室能夠形成較好的火焰充滿度，提高了再生效率，降低二次污染程度，通過相應(yīng)的傳感器實時檢測再生裝置內(nèi)部情況，對再生時機和再生過程進行控制，提高了再生的可靠性和自動化程度，降低了再生次數(shù)，對提高其經(jīng)濟性和應(yīng)用價值具有重要意義。
【權(quán)利要求】
1.一種柴油機微粒捕集器回流式噴油助燃再生裝置，新鮮空氣進氣管道a (1)和新鮮空氣進氣管道b (4)為軸線共面平行的細管，兩者軸線與油氣混合室(3)軸線空間垂直，兩進氣管同時與油氣混合室(3)相切，進氣支管分別與新鮮空氣供給支管a(20)、新鮮空氣供給支管b (21)通過法蘭盤和緊固螺栓連接，供氣支管末端安裝流量閥(22)，與新鮮空氣供給總管(23)相連通；助燃噴油嘴(2)垂直安裝在油氣混合室(3)頂端中心，在油氣混合室(3)靠近末端位置安裝氧濃度傳感器(5)，油氣混合室(3)通過法蘭盤和連接螺栓孔(19)與可燃混合氣燃燒室(18)相連通，可燃混合氣通過混合氣流通與回流通道(24)從油氣混合室(3)流入可燃混合氣燃燒室(18)，在可燃混合氣燃燒室(18)突擴肩部位置安裝高能火花塞￠)，中部或末端安裝過濾體前端溫度傳感器(7)、過濾體前端壓力傳感器(8)，錯開一定位置安裝發(fā)動機廢氣接入管(17)通過法蘭盤和緊固螺栓與發(fā)動機排氣管(25)相連通，可燃混合氣燃燒室(18)通過法蘭盤和螺栓緊固組件(16)與過濾體段(11)相連通，中間加裝石棉密封墊層(9)，在過濾體段(11)前端沿周向均布6-8個過濾體定位與固定螺栓(10)定位并固定壁流式陶瓷過濾體(27)，過濾體段(11)外殼與壁流式陶瓷過濾體(27)之間加裝陶瓷過濾體墊層(26)隔離，在過濾體段(11)縮口段安裝過濾體后端壓力傳感器(12)和過濾體后端溫度傳感器(15)，通過數(shù)據(jù)導(dǎo)線(13)與ECU相連，過濾體段(11)末端通過法蘭盤與螺栓緊固件與排氣總管出口(14)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柴油機微粒捕集器回流式噴油助燃再生裝置，其特征在于:所述的新鮮空氣進氣管道a (1)和新鮮空氣進氣管道b (4)為等直徑管，其直徑根據(jù)發(fā)動機排量、過濾體體積以及再生時長等綜合考慮再生所需氧量設(shè)計，通過與新鮮空氣供給支管a(20)、新鮮空氣供給支管b(21)相連接，并經(jīng)過流量閥(22)控制流量流速等參數(shù)，與油氣混合室(3)直徑、長度等參數(shù)配合設(shè)計。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柴油機微粒捕集器回流式噴油助燃再生裝置，其特征在于:所述的氧濃度傳感器(5)安裝位置綜合考慮已燃混合氣和未燃混合氣的含氧量，安裝在回流區(qū)開始段即油氣混合室(3)靠近末端區(qū)域。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柴油機微粒捕集器回流式噴油助燃再生裝置，其特征在于:所述的高能火花塞(6)綜合考慮已燃混合氣和未燃混合氣的卷吸混合區(qū)，保證持續(xù)點火，在可燃混合氣燃燒室(18)突擴肩部位置安裝，在中部或末端安裝過濾體前端溫度傳感器(7)、過濾體前端壓力傳感器(8)間隔一定距離，并避開正對發(fā)動機廢氣接入管(17)防止測的數(shù)據(jù)偏高。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柴油機微粒捕集器回流式噴油助燃再生裝置，其特征在于:所述的過濾體定位與固定螺栓(10)沿過濾體段(11)周向均布6-8個，拆下螺栓可更換或維修壁流式陶瓷過濾體(27)，擰緊螺栓可固定并定位壁流式陶瓷過濾體(27)。
【文檔編號】F01N11/00GK204041168SQ201420512760
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月9日
【發(fā)明者】伏軍, 湯遠, 袁文華, 馬儀, 陳偉, 鄧江, 李光明 申請人:邵陽學(xué)院