基於相變材料的發動機後處理器入口溫度控制裝置的製作方法

2023-10-05 03:45:14 2

專利名稱：基於相變材料的發動機後處理器入口溫度控制裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬發動機排氣後處理及發動機餘熱利用技術領域，具體涉及相變材料通過相變吸收或放出熱量，並對後處理器入口溫度控制的裝置。
背景技術：
隨著汽車尾氣汙染的日益嚴重，汽車尾氣排放法規也越來越嚴格。發動機的機內淨化已經滿足不了嚴格的法規，則採用機內淨化和後處理器結合的技術路線，才能達到更為嚴格的法規標準。然而，現有的後處理技術有選擇性催化還原(SCR)後處理系統、顆粒捕集(DPF) 後處理系統、氧化型催化轉化器(DOC)和顆粒氧化催化轉化器(POC)等，這些後處理技術都需要在一定範圍的溫度窗口內才能起到最佳效果，例，SCR的還原劑之一尿素在250°C 400°C溫度範圍內分解為(NH3)的效率為85%以上，同時催化劑也能起到最佳的催化效果； 再如，DPF再生需要550°C以上的溫度。但在常規的柴油發動機應用中，排放溫度經常會出現過高或過低的情況。相變材料具有特定的相變點，在該溫度附近可以利用相變吸收或放出大量的熱量並維持近乎恆定的溫度。可見，利用相變材料一方面可以在排溫很高的情況利用吸熱降低後處理器入口溫度，另一方面也可以在排溫比較低的時候放熱提升後處理器入口溫度，從而使後處理入口溫度維持在理想的溫度窗口內。
發明內容本實用新型的目的在於提供一種帶有相變換熱器的U型排氣管旁路，能根據主排氣管內的廢氣溫度和相變器的功能，使通過U型排氣管內的廢氣與主排氣管內的廢氣混合，混合廢氣溫度可達到理想的溫度範圍，並解決主排氣管內的環境溫度過高或過低的問題。本實用新型由發動機1、比例控制閥2、相變換熱器3、溫度傳感器II 4、U型排氣管5、混合器6、後處理器7、溫度傳感器1118、控制模塊9、主排氣管10、溫度傳感器I 11組成，其中發動機1的主排氣管10經混合器6與後處理器7連接；U型排氣管5的進氣管和出氣管之間接有相變換熱器3 ;U型排氣管5中進氣管的進氣口和出氣管的出氣口反向設置，並置於混合器6前的主排氣管10內，進氣管和出氣管與主排氣管10接觸的部分密封固接；U型排氣管5中進氣管的進氣口朝向與主排氣管10內廢氣的流動方向相反；U型排氣管5中出氣管的出氣口朝向與主排氣管10內廢氣的流動方向相同；U型排氣管5的進氣管上裝有與控制模塊9連接的比例控制閥2;溫度傳感器I 11、溫度傳感器II 4和溫度傳感器III8 —端分別固接於主排氣管10入口端、相變換熱器3和主排氣管10出口端；溫度傳感器I 11、溫度傳感器II 4和溫度傳感器III8另一端均與控制模塊9連接。溫度傳感器II 4其探頭端的感溫元件置於相變換熱器3內的相變材料上。混合器6可根據公式法則集成到主排氣管10上。[0009]為降低U型排氣管5對排氣流動的幹擾和阻礙，U型排氣管5中彎曲部分可採用流線型設計。U型排氣管5的進氣管採用皮托管式設計，可使排氣順暢地流入U型排氣管5 ；U型排氣管5的出氣管採用皮托管式設計，可加快U型排氣管5中排氣與主排氣管10中排氣均勻混合。混合器6對U型排氣管5中廢氣與主排氣管10中廢氣完全地均勻混合起到一定作用，並且使混合廢氣的溫度能夠均勻。在本實用新型中，基於相變材料的發動機後處理器入口溫度控制裝置的結構尺寸可根據實際情況決定，此裝置中無需裝有其它溫度傳感器。本實用新型的原理是當發動機1運轉時，控制模塊9對比例控制閥2的開度進行調節，讓一部分排氣進入U型排氣管5，相變換熱器3利用相變材料的相變特性，對排氣吸收或放出大量熱量，使U型排氣管5中排氣與主排氣管10中排氣混合，從而使後處理器7入口溫度維持在理想的溫度窗口內。本實用新型的有益效果在於能解決主排氣管內的環境溫度過高或過低的問題， 可將主排氣管中的環境控制在理想溫度範圍內，使後處理器發揮出最佳效果，實現排氣廢熱能源的回收和利用。

圖1是基於相變材料的發動機後處理器入口溫度控制裝置的結構示意圖其中1.發動機2.比例控制閥3.相變換熱器4.溫度傳感器II 5. U型排氣管 6.混合器7.後處理器8.溫度傳感器III 9.控制模塊10.主排氣管11.溫度傳感器 ITa-溫度傳感器I所測量發動機的排氣溫度；Tb-溫度傳感器II所測量相變換熱器中相變材料的溫度；Te-溫度傳感器III所測量後處理器入口的溫度。
具體實施方式
本實用新型由發動機1、比例控制閥2、相變換熱器3、溫度傳感器II 4、U型排氣管5、混合器6、後處理器7、溫度傳感器1118、控制模塊9、主排氣管10、溫度傳感器I 11組成，其中發動機1的主排氣管10經混合器6與後處理器7連接；U型排氣管5的進氣管和出氣管之間接有相變換熱器3 ;U型排氣管5中進氣管的進氣口和出氣管的出氣口反向設置，並置於混合器6前的主排氣管10內，進氣管和出氣管與主排氣管10接觸的部分密封固接；U型排氣管5中進氣管的進氣口朝向與主排氣管10內廢氣的流動方向相反；U型排氣管5中出氣管的出氣口朝向與主排氣管10內廢氣的流動方向相同；U型排氣管5的進氣管上裝有與控制模塊9連接的比例控制閥2;溫度傳感器I 11、溫度傳感器II 4和溫度傳感器III8 —端分別固接於主排氣管10入口端、相變換熱器3和主排氣管10出口端；溫度傳感器I 11、溫度傳感器II 4和溫度傳感器III8另一端均與控制模塊9連接。溫度傳感器II 4其探頭端的感溫元件置於相變換熱器3內的相變材料上，可比較相變材料和排氣的溫度，更精確地操控比例控制閥2。
以下結合附圖1對本實用新型的操作使用進行簡單說明發動機1運轉後，溫度傳感器I 11可測量發動機1的排氣溫度Ta，溫度傳感器II4可測量相變換熱器3中相變材料的溫度TB，溫度傳感器III8可測量後處理器7入口的溫度T。，並將TA、Tb和T。傳送給控制模塊9。 當溫度傳感器II 11測得發動機1的排氣溫度Ta過高或過低時，通過控制模塊9 對TA、TB、Tc和理想溫度範圍的極值之間進行特定的邏輯算法，從而控制模塊9將調節比例控制閥2的開度，相變換熱器3利用相變材料的相變特性，對排氣吸收或放出大量熱量，使流過的排氣降低或升高溫度，待U型排氣管5中廢氣與主排氣管10中廢氣混合後，溫度傳感器II18可確定T。是否在後處理器7入口理想溫度窗口內，如果T。在後處理器7入口理想溫度窗口內，則停止調節比例控制閥2 ；否則，控制模塊9根據反饋的溫度值再次進行特定的邏輯算法，繼續調節比例控制閥2的開度，使混合排氣的溫度維持在後處理器7入口理想溫度窗口內。
權利要求1.一種基於相變材料的發動機後處理器入口溫度控制裝置，由發動機(1)、比例控制閥(2)、相變換熱器(3)、溫度傳感器II (4)、U型排氣管(5)、混合器(6)、後處理器(7)、溫度傳感器III (8)、控制模塊(9)、主排氣管(10)、溫度傳感器I (11)組成，其特徵在於發動機(1)的主排氣管(10)經混合器(6)與後處理器(7)連接；U型排氣管(5)的進氣管和出氣管之間接有相變換熱器(3) ；U型排氣管(5)中進氣管的進氣口和出氣管的出氣口反向設置，並置於混合器(6)前的主排氣管(10)內，進氣管和出氣管與主排氣管(10)接觸的部分密封固接，U型排氣管(5)中進氣管的進氣口朝向與主排氣管(10)內廢氣的流動方向相反； U型排氣管(5)中出氣管的出氣口朝向與主排氣管(10)內廢氣的流動方向相同；U型排氣管(5)的進氣管上裝有與控制模塊(9)連接的比例控制閥(2)；溫度傳感器I (11)、溫度傳感器11(4)和溫度傳感器111(8) —端分別固接於主排氣管(10)入口端、相變換熱器(3) 和主排氣管(10)出口端；溫度傳感器I (11)、溫度傳感器II (4)和溫度傳感器III (8)另一端均與控制模塊(9)連接。
2.按權利要求1所述的基於相變材料的發動機後處理器入口溫度控制裝置，其特徵在於所述的溫度傳感器II (4)其探頭端的感溫元件置於相變換熱器(3)內的相變材料上。
3.按權利要求1所述的基於相變材料的發動機後處理器入口溫度控制裝置，其特徵在於所述的混合器(6)可集成到主排氣管(10)上。
專利摘要基於相變材料的發動機後處理器入口溫度控制裝置屬發動機排氣後處理及發動機餘熱利用技術領域，本實用新型中U型排氣管的進氣管和出氣管之間接有相變換熱器；U型排氣管(5)中進氣管的進氣口和出氣管的出氣口置於混合器前的主排氣管內；U型排氣管(5)中進氣管的進氣口朝向與主排氣管內廢氣的流動方向相反；其出氣管的出氣口朝向與主排氣管內廢氣的流動方向相同；U型排氣管的進氣管上裝有與控制模塊連接的比例控制閥；三個溫度傳感器一端分別固接於主排氣管入口端、相變換熱器和主排氣管出口端；三個溫度傳感器另一端均與控制模塊連接。本實用新型能將主排氣管中的環境控制在理想溫度範圍內，使後處理器發揮出最佳效果，實現排氣廢熱能源回收利用。
文檔編號F01N9/00GK201991595SQ20112008564
公開日2011年9月28日 申請日期2011年3月29日 優先權日2011年3月29日
發明者史青洲, 姜北平, 朱曉雲, 李小平, 韓永強 申請人:吉林大學