一種柴油機排氣後處理再生裝置的製作方法

2023-09-12 07:49:50 1

本發明涉及一種柴油機排氣後處理再生裝置，主要用於柴油機排氣後處理裝置的再生處理，屬於柴油機的尾氣淨化技術領域。

背景技術：

柴油機排氣後處理裝置，其原理是：通過氧化型催化器（DOC）將汽車排放出的一氧化碳（CO）、碳氫化合物（CH）氧化，再運用壁流式微粒過濾器（DPF），將超細納米碳煙微粒（尾氣微粒）進行過濾，過濾後的乾淨氣體通過出口端排出，從而達到降低汙染氣體排放的目的。

通常情況下，現有技術的柴油機排氣後處理裝置都具有再生功能，其原理為：主控制單元實時採集來之柴油車（柴油機）的尾氣排氣溫度和背壓數據，當尾氣背壓過高時，表明尾氣淨化裝置中的DPF所收集的顆粒物已達再生要求，需要進行再生處理，主控制單元將進入再生準備，並通過液晶操作器提示汽車駕駛員，當排氣溫度也達到設定值時，則主控制單元自動發出再生控制的一系列指令，並驅動高壓燃油蒸發器噴出均勻油氣進行燃燒，主控制單元在再生過程將根據用戶設定的目標溫度自動調節燃油蒸發器的頻率，快速並精確的進行控制，確保在最短的時間內將沉積在DPF中的顆粒物PM燒盡。從而達到自動清潔蜂窩微粒捕集器的目的，長期重複使用。

升溫裝置作為柴油機排氣後處理再生裝置的核心裝置，其結構穩定性以及升溫性能直接影響該再生裝置是否能夠將沉積在DPF中的顆粒物PM燒盡。專利公開號為「CN104912631」 的發明專利申請公開了「一種柴油機微粒過濾器的主動再生系統」，想對於其它現有技術，該發明專利申請的技術方案解決了高溫清理裝置的點火效果差的問題，更重要的是解決了高壓氣態柴油和空氣混合效果的問題，使得燃燒充分，該對比文件解決該技術問題所採取的設計思路是：為防止點火效果差的問題，採取的是通過將引燃器設置在引燃腔管內部，以及通過儲氣腔和空氣分散盤結合，以使氣態柴油的燃燒充分與穩定。然而，柴油機排氣後處理裝置的再生過程是快速而短暫的過程，在點燃氣態柴油時需要快速並精確的進行控制，確保在最短的時間內將沉積在DPF中的顆粒物PM燒盡，該對比文件的發明專利申請方案雖然通過空氣分散盤可以將空氣更好的與氣態柴油充分接觸，但是其達到充分燃燒時需要一定的時間，是不斷升溫的過程，且在柴油機的尾氣中通常含有一氧化碳、碳氫化合物等廢氣，在氣態柴油點燃後再與該廢氣混合，會影響顆粒物PM的燃燒效果。

穩流裝置作為柴油機排氣後處理再生裝置的一部分，其起到的作用同樣也是非常大的，專利公開號為「CN104912631」 的發明專利申請同樣公開了氣流均勻機構，其包括氣流均勻件，然而並未公開氣流均勻件的具體結構，根據現有技術中常用的方案，氣流均勻件基本都是僅僅採用錐形的板狀結構，該錐形的板狀結構的作用是減緩火焰流的速度，防止火焰流速度過快而未將DPF所收集的顆粒物PM充分燃燒就通過了DPF裝置，在短期的處理工作中，該技術方案的效果還是較好的，然而在長時間的處理過程中，DPF裝置的四周常會出現汙垢沉積物，這些汙垢沉積物是由於顆粒物PM的未充分燃燒所積累產生的，這是由於氣流均勻件在緩衝火焰流的同時，會影響火焰流的氣流穩定性，使得在DPF裝置的某個位置會產生燃燒的死角，長時間的積累下，該死角處未充分燃燒的顆粒物PM累積後形成汙垢沉積物，最終導致DPF裝置部分堵塞，影響柴油機的排氣後處理裝置的處理效果。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是克服現有技術中所存在的上述不足，而提供一種柴油機排氣後處理再生裝置。

本發明解決上述問題所採用的技術方案是：一種柴油機排氣後處理再生裝置，包括升溫裝置和穩流裝置，所述升溫裝置設於尾氣排放端並與其形成燃燒室，穩流裝置設於燃燒室與氧化型催化劑DOC之間且同軸設置。

所述升溫裝置包括管體、壓縮空氣式霧化器、供氣管、密封蓋和點火裝置，所述管體的一端與柴油機尾氣排放口連通，所述密封蓋將所述管體的另一端密封，使所述管體與尾氣排放口形成一密閉的腔室一；在所述管體內部還設有錐形的陶瓷套管，所述套管與所述密封蓋固定連接，且與密封蓋間形成密閉的腔室二，所述腔室一與腔室二之間通過所述套管的出氣口連通；所述壓縮空氣式霧化器和供氣管分別穿過密封蓋與所述腔室二連通；所述點火裝置位於腔室一內部且位於所述套管的出氣口附近。

所述穩流裝置包括勻流腔和勻流板，所述勻流腔與燃燒室相連通，且所述勻流腔的進口端的縱截面呈等腰梯形，進口端的口徑大於出口端的口徑；所述勻流板設於所述勻流腔的出口端，且通過支架固定於所述穩流裝置的外殼上；所述勻流板為空心錐形體結構，該錐形頭結構的底面直徑略大於所述勻流腔的出口埠徑，在所述勻流板的周壁上均布設有多個氣流孔和多條引流槽，所述氣流孔為通孔，所述引流槽的開槽方向沿氣流的方向設置。

本發明的創新點主要表現為如下方面：採用壓縮空氣式霧化器，可直接將液態柴油轉化為霧化狀態，霧化效果穩定，且容易計算霧化液態柴油所採用的空氣量；經過初步混合後的霧化氣態柴油混合氣，在腔室二內與通過供氣管進入的空氣進行再次混合，形成一定油氣比的混合氣，混合氣再經過出氣口噴出，在腔室一內部與柴油機的廢氣進一步按比例混合併點燃，形成最佳燃油比的油氣混合氣，達到最佳溫度的火焰流，且通過陶瓷套管與密封蓋的結構結合設計，以達到更好的保護以及密封效果，從整體上實現空氣、氣態柴油以及柴油機後處理裝置內廢氣的精準比例的混合控制。在腔室一內部達到最佳溫度的同時，通過穩流裝置的該種方案設計，使通過勻流板的火焰流可以一部分從氣流孔內穿過，一部分可以通過引流槽進行引流，另一部分通過勻流板與穩流裝置的外殼間隙處穿過，最終起到緩衝以及均勻分流火焰流的作用。

進一步的，本發明的所述密封蓋依次由瀝青層、隔熱密封圈和金屬層組成，所述瀝青層封裝於所述管體的最外層端，所述套管與所述金屬層固定連接。密封蓋採用該種設計，金屬層是為了更方便穩定的與陶瓷套管連接，隔熱密封圈是為了將腔室一內部的熱量隔離，瀝青層是為了更好的提高密封蓋的整體密封效果。該三層結構共同組合成隔熱效果明顯、密封效果佳的密封結構。

進一步的，本發明的所述套管還包括金屬材料製成的噴頭，所述噴頭與所述出氣口套接。噴頭採用金屬材料製成，可便於製造成特定的噴頭形狀，也方便與陶瓷套管的出氣口連接。

進一步的，本發明的所述噴頭的頭部設為倒錐形的噴嘴。在混合氣通過倒錐形的噴嘴噴出時，混合氣會以喇叭狀方向噴出，使噴出的氣體更容易被點火裝置點燃。

進一步的，本發明的所述點火裝置是由鉬絲或鎢絲螺旋形成的點火升溫棒。採用鉬絲或鎢絲螺旋形成的點火升溫棒，相對於其它點火裝置，點火效果更穩定，不會受混合氣的噴出而吹滅等影響。

進一步的，本發明的所述引流槽為圓弧形凹槽。將引流槽設置成圓弧形凹槽，相對於方形的凹槽，可有效減少火焰流與引流槽接觸時的反彈作用，增強引流槽的引流效果。

本發明與現有技術對比，具有以下有益效果：本發明結構簡單，設計合理，不僅考慮到將注入的空氣與柴油進行一定的比例混合，還將柴油機的廢氣也作為混合氣體的一部分進行考慮，最終實現最佳油氣混合燃油比，達到最佳的燃燒溫度，且通過該穩流裝置，能將該最佳溫度的火焰流進行緩衝和均勻分流至壁流式微粒過濾器（DPF），將沉積在DPF中的顆粒物PM燒盡，達到較高的再生效果。

附圖說明

圖1為本發明實施例的結構示意圖。

圖2為本發明實施例中升溫裝置的結構示意圖。

圖3為本發明實施例中勻流板的結構示意圖。

圖4為本發明實施例中勻流板的引流槽結構示意圖。

圖5為圖2中A部局部放大圖。

圖6為本發明實施例中穩流裝置的勻流過程示意圖。

附圖中：1為尾氣排放口，2為燃燒室，3為升溫裝置，31為管體，32為壓縮空氣式霧化器，33為供氣管，34為密封蓋，341為瀝青層，342為隔熱密封圈，343為金屬層，35為點火裝置，36為腔室一，37為腔室二，38為套管，381為出氣口，382為噴頭，383為噴嘴，4為穩流裝置，41為勻流腔，42為勻流板，421為氣流孔，422為引流槽，423為凹槽，43為支架，5為DOC，6為DPF，7為壓力傳感器。

具體實施方式

下面結合附圖並通過實施例對本發明作進一步的詳細說明，以下實施例是對本發明的解釋而本發明並不局限於以下實施例。

參見圖1-圖5，本實施例為一套包含再生裝置的柴油機排氣後處理裝置。其包括柴油機排氣後處理裝置和再生裝置，後處理裝置包括依次設置的尾氣排放口1、氧化型催化器DOC5和壁流式微粒過濾器DPF6，再生裝置包括升溫裝置3和穩流裝置4，本實施例的各裝置間的連接關係依次為：尾氣排放口1、燃燒室2、穩流裝置4、氧化型催化器DOC5、壁流式微粒過濾器DPF6依次連接且同軸設置，在燃燒室2位置設有斜向設置的升溫裝置3與其相連通。

升溫裝置3包括管體31、壓縮空氣式霧化器32、供氣管33、密封蓋34和點火裝置35。密封蓋34依次由瀝青層341、隔熱密封圈342和金屬層343組成，瀝青層341封裝於管體31的最外層端；管體31的一端固定於燃燒室2的外殼上與柴油機尾氣排放口1連通，密封蓋34將管體31的另一端密封，使管體31與燃燒室2形成一密閉的腔室一36；在管體31內部還設有錐形的陶瓷套管38，套管38與密封蓋34的金屬層343固定連接，且與密封蓋34間形成密閉的腔室二37，腔室一36與腔室二37之間通過套管38的出氣口381連通；壓縮空氣式霧化器32和供氣管33分別穿過密封蓋34與腔室二37連通；點火裝置35位於腔室一36內部且位於套管38的出氣口381附近，由鉬絲或鎢絲螺旋形成。

穩流裝置4包括勻流腔41和勻流板42，勻流腔41與燃燒室2相連通，且勻流腔41的進口端的縱截面呈等腰梯形，進口端的口徑大於出口端的口徑；勻流板42設於勻流腔41的出口端，且通過支架43固定於穩流裝置4的外殼上；勻流板42為空心錐形體結構，該錐形頭結構的底面直徑略大於勻流腔41的出口埠徑，在勻流板42的周壁上均布設有多個氣流孔421和多條引流槽422，氣流孔421為通孔，引流槽422的開槽方向沿氣流的方向設置，且引流槽422為圓弧形凹槽423。

作為優選的實施例，在勻流板42的周壁上均布設有六條氣流孔421組和三條引流槽422，該三條引流槽422的頂端相通，且在相交處設有一個氣流孔421，各引流槽422在平面投影面上所呈的夾角為120度。在各相鄰的引流槽422之間，均布設有兩條氣流孔421組，每組氣流孔421組包括四個氣流孔421。

本實施例的套管38還包括金屬材料製成的噴頭382，噴頭382與出氣口381套接。在噴頭382的頭部設為倒錐形的噴嘴383

本實施例還在供氣管33的進口以及壓縮空氣式霧化器32的空氣進口分別設置帶有電磁閥控制的空氣泵一和空氣泵二，壓縮空氣式霧化器32的進油端採用電磁脈衝泵送油，用於控制從供氣管33進入的空氣、從壓縮空氣式霧化器32的空氣進口進入的空氣以及進入壓縮空氣式霧化器32的柴油量。

本實施例的工作過程和原理為：整套系統是在ECU系統的控制下採集發動機轉速、工況情況等綜合計算出燃油量和空氣量，在穩流裝置4與DOC5之間設有壓力傳感器7，當ECU系統通過壓力傳感器7探測到內部壓力升高到標定值時，自動開啟清理功能，具體開啟流程如下：

（1）ECU系統控制電磁脈衝泵工作，從回油路裡將a量的液態柴油送入霧化器內部，同時控制空氣泵一和空氣泵二開始工作分別送入b量和c量的空氣，液態柴油首先在霧化器內部與c量的空氣混合形成高壓霧氣後噴入腔室二37內部，再與從供氣管33進入的b量的空氣混合，混合後經出氣口381、噴嘴383噴入腔室一36內部。

（2）在得到ECU系統的信號後，點火裝置35（鉬絲或鎢絲）開始通電發熱，溫度瞬間達到300℃以上，瞬間將混合氣體點燃，此時的混合氣體包括霧化的氣態柴油、通入的空氣，以及柴油機排放的尾氣。計算燃油量和空氣量時應綜合考慮該混合氣體所含的各組份量，以計算出較高燃油比的油氣混合氣，達到最佳溫度的火焰流。

（3）火焰流從燃燒室2依次經過勻流腔41和勻流板42到達DOC5和DPF6內部。如圖6，火焰流首先通過勻流腔41的進口端稍作匯聚，然後經過勻流板42時，火焰流分為三股氣流，第一股直接通過氣流孔421穿過，第二股沿勻流槽通過，第三股會從勻流板42與穩流裝置4的外殼間隙處通過，該處由於勻流板42的底面直徑略大於勻流腔41的出口埠徑，第三股氣流會在勻流板42與穩流裝置4的外殼間彈射，防止氣流直接從該間隙處通過，經過該三股氣流的勻流作用，最終使得整個DOC5和DPF6溫度升高達到充分燃燒沉積在DOC5和DPF6的顆粒物PM的目的。

以上實施例對本發明作出了較為詳細的描述，但是這些描述並非是對本發明的限制，即本發明並不局限於上述實施例的具體結構及描述。本發明的保護範圍包括那些對於本領域普通技術人員來說顯而易見的變換或替代以及改型。