一種柴油發動機尾氣的後處理裝置的製作方法

2023-07-22 05:25:16 1

本實用新型屬於柴油發動機領域，尤其是涉及一種柴油發動機尾氣的後處理裝置。

背景技術：

當柴油機（車）尾氣經過主動再生處理（Active Regeneration Treatment）系統時，先利用氧化型催化器（DOC）對尾氣廢氣中的一氧化碳和碳氫化合物進行氧化催化，使其轉化成水和二氧化碳。然後，通過顆粒物過濾器（DPF）對尾氣中的微小顆粒物進行捕集，當顆粒物的滯留使得排氣背壓達到系統預設值時，自動啟動點火升溫裝置，使沉積在顆粒物過濾器內的顆粒物進行再生，使用該裝置可使（DPF）再生更均勻。在此種情況下，需要對柴油發動機尾氣進行升溫處理。

技術實現要素：

本實用新型的目的在於，針對目前存在的問題，提供一種柴油發動機尾氣的後處理裝置。

為此，本實用新型提供如下技術方案：

一種柴油發動機尾氣的後處理裝置，所述柴油發動機尾氣的後處理裝置包括點火升溫裝置，所述點火升溫裝置設置在柴油發動機的尾氣排放管路上，所述點火升溫裝置包括：升溫單元、燃燒單元和油氣混合單元，柴油發動機尾氣在所述升溫單元中流動，所述升溫單元的入口與所述燃燒單元的出口連接，所述燃燒單元的入口與油氣混合單元的出口連接；所述燃燒單元部分設置在升溫單元內部，所述燃燒單元設置有陶瓷點火塞，在陶瓷點火塞上方的燃燒單元壁上設置有燃燒單元進氣管；所述油氣混合單元用於將柴油從油氣混合單元內部噴出，然後由陶瓷點火塞引燃；所述升溫單元用於將燃燒產生的火焰經過擾流器與尾氣一起送入主動再生處理系統，以利用尾氣中殘餘的氧氣助燃來使得尾氣的溫度迅速升高，從而使滯留在顆粒物過濾器內的微小顆粒物燃燒並以二氧化碳的形式排出；所述燃燒單元包括柱形套筒，所述柱形套筒傾斜設置在升溫單元上，以減小發動機尾氣在升溫單元中的流動阻力。所述柱形套筒和升溫單元之間的夾角為30~60度，所述柱形套筒與升溫單元成銳角的一側筒壁伸入至升溫單元內，所述柱形套筒內部設置有燃燒管，所述燃燒管在遠離油氣混合單元的一端設置有用於匯聚燃燒的火焰的喇叭口，所述陶瓷點火塞與燃燒單元連接的一端伸入至燃燒管內部。

優選地，所述柱形套筒包括內套筒和外套筒，所述內套筒和外套筒內外相套疊組成柱形套筒，所述內套筒和外套筒之間設置有隔熱腔。

優選地，所述燃燒單元進氣管穿過柱形套筒且延伸至燃燒管的管壁外側。

優選地，所述燃燒管在靠近喇叭口一端的外側壁與柱形套筒之間設置有空氣擋板，所述空氣擋板用於對從燃燒單元進氣管進入的空氣進行均勻地分流。

優選地，所述油氣混合單元內設置有油氣混合器，所述油氣混合器的外側面上設置有進油管和油氣混合單元進氣管，所述油氣混合器用於混合柴油和空氣以使柴油霧化。

優選地，所述油氣混合器設置有噴嘴，所述噴嘴上設置有多個噴嘴孔，用於使混合後的柴油和空氣再次霧化，所述噴嘴伸入至燃燒管內。

優選地，所述柱形套筒上設置有用於固定陶瓷點火塞的點火塞接頭，所述點火塞接頭的下端位於柱形套筒和燃燒管之間，陶瓷點火塞下端的氮化矽點火針穿過點火塞接頭伸入至燃燒管內。

優選地，所述柴油發動機尾氣的後處理裝置還包括擾流裝置。所述擾流裝置與柴油發動機尾氣後處理的點火升溫裝置連接，點火升溫裝置所加熱的尾氣和點火升溫裝置所產生的氣體相混合後成為混合氣體並進入擾流裝置進行均混處理。所述擾流裝置包括殼體、設置在殼體兩端的法蘭以及設置在殼體內部的均壓部件和混合部件，所述均壓部件和混合部件之間設置有過渡腔，所述過渡腔用於容納經均壓部件均壓後的混合氣體並向混合氣體的氣流下遊輸送給混合部件，所述均壓部件用於對進入擾流裝置的混合氣體進行均壓處理且使得混合氣體的壓力得以均衡，所述混合部件用於對經均壓部件均壓處理後的混合氣體再進行混合處理且使得經過混合部件的混合氣體充分混合，經過混合部件混合處理後的混合氣體送入氧化型催化器和顆粒過濾器。通過均壓部件和混合部件的聯合使用，本實用新型實現了對點火升溫裝置所加熱的尾氣和點火升溫裝置所產生的氣體相混合後的混合氣體進行均混處理的效果，從而使DPF捕集器均恆再生，避免了DPF捕集器因局部再生而出現破裂，解決了DPF捕集器頻繁再生的難題。優選地，所述均壓部件包括均壓板，所述均壓板沿著殼體的圓周內壁均勻地設置。所述均壓板與殼體的軸線方向成60°~80°斜向設置，所述均壓板與殼體的內壁成60°~80°沿混合氣體的氣流方向設置。均壓板的這種設置方式使得混合氣體能夠形成螺旋狀氣流，並且能夠減少混合氣體的壓降損失。

優選地，所述混合部件包括混合板，所述混合板沿著殼體的圓周內壁均勻地設置。所述混合板與殼體的軸線方向成60°~80°斜向設置，所述混合板與殼體的內壁成60°~80°沿混合氣體的氣流方向設置。混合板的這種設置方式使得螺旋狀的混合氣體能夠均混，並且能夠減少混合氣體的壓降損失。

優選地，均壓板沿殼體的軸線方向逆時針斜向設置，混合板沿殼體的軸線方向順時針斜向設置；或者均壓板沿殼體的軸線方向順時針斜向設置，混合板沿殼體的軸線方向逆時針斜向設置。通過使均壓板和混合板沿相反的方向傾斜，使得經均壓板均壓處理得到的螺旋狀混合氣體氣流能夠被混合板混合處理成均勻的混合氣體氣流，從而進一步滿足本實用新型的均勻混合需求。

優選地，均壓板為3個，混合板為3個；均壓板或混合板沿著殼體的軸線旋轉對稱設置在殼體上；設置在殼體上的3個均壓板或3個混合板在殼體兩端的法蘭上的投影為含有等邊三角形圓孔的圓環。

優選地，設置在殼體上的3個均壓板和3個混合板在殼體兩端的法蘭上的疊加投影為含有正六邊形圓孔的圓環。

優選地，均壓板或混合板為半水滴的形狀。通過將均壓板和混合板設置為半水滴的形狀，從而只改變擾流裝置內部混合氣體的流向，而不會出現因擾流裝置內部截留而產生增壓的情況，從而減少混合氣體的壓降損失。

優選地，均壓部件的均壓板和混合部件的混合板之間沿著殼體軸線的距離設置為使得混合板位於混合氣體經均壓板匯聚後的匯聚點處。通過這樣的設置方式，提高了經混合板混合處理的混合氣體的均勻程度。

優選地，所述殼體包括內外雙層套管，所述均壓部件和混合部件設置在內套管的內部，內套管和外套管兩者的筒壁之間設置有隔熱腔。通過設置隔熱腔來隔絕殼體內部與外部的熱量傳遞，減少了混合氣體的熱損失。

優選地，所述內套管沿著混合氣體氣流方向的下遊一端設置有喇叭口。這樣的喇叭口避免了對混合氣體的氣流產生阻力而增加管內壓強。

本實用新型所提供的柴油發動機尾氣的後處理裝置具有以下技術效果：

（1）傳統車型的柴油發動機所排放尾氣的溫度一般不會超過300℃，因此滿足不了DPF的再生需求。本實用新型所提供的柴油發動機尾氣的後處理裝置能夠將柴油發動機所排放的尾氣溫度迅速上升至500~600℃，從而輔助DPF完成再生以對柴油發動機排放的尾氣進行淨化處理，從而達到國IV、國V的排放標準；

（2）本實用新型所提供的柴油發動機尾氣的後處理裝置在燃燒單元壁上設置有燃燒單元進氣管，解決了柴油機發動機尾氣排放的倍壓問題，避免了因燃燒單元內的氣體壓強小於升溫單元內的其他壓強而使得火焰無法噴出的問題；同時增加了燃燒單元和升溫單元過渡段之間的氧氣含量，進一步使得火焰能夠完全燃燒；

（3）本實用新型所提供的柴油發動機尾氣的後處理裝置採用油氣混合器，使得柴油和空氣能夠充分混合，無需加熱即可霧化，從而能夠保證產生的油霧中氧氣含量能夠使得柴油能夠充分燃燒而不會產生大量積碳；

（4）本實用新型所提供的柴油發動機尾氣的後處理裝置還採用擾流裝置。點火升溫裝置和擾流裝置的共同作用有效地提高了柴油發動機尾氣的溫度。並且，通過擾流裝置對柴油發動機尾氣和點火升溫裝置所產生的氣體相混合產生的混合氣體進行擾流處理，使得柴油發動機尾氣能夠被火焰均勻加溫，而均勻加溫的柴油發動機尾氣能夠高效地再生DPF，使得所排放尾氣得到高效淨化處理，從而達到國IV、國V的排放標準。

附圖說明

圖1為本實用新型所提供的柴油發動機尾氣的後處理裝置中的擾流裝置的立體圖；

圖2為本實用新型所提供的柴油發動機尾氣的後處理裝置中的擾流裝置的正面剖視圖；

圖3為本實用新型所提供的柴油發動機尾氣的後處理裝置中的擾流裝置的內套管的立體圖；

圖4為本實用新型所提供的柴油發動機尾氣的後處理裝置中的擾流裝置的仰視圖；

圖5為本實用新型所提供的柴油發動機尾氣的後處理裝置中的擾流裝置的均壓板或混合板的示意圖；

圖6為本實用新型所提供的柴油發動機尾氣的後處理裝置中的點火升溫裝置的示意圖；

圖7為本實用新型所提供的柴油發動機尾氣的後處理裝置中的燃燒單元的示意圖；

圖8為本實用新型所提供的柴油發動機尾氣的後處理裝置中的油氣混合單元的示意圖；

圖9為本實用新型所提供的柴油發動機尾氣的後處理裝置中的空氣擋板的示意圖；

圖中：1-殼體；2-法蘭；3-均壓板；4-混合板；5-過渡腔；101-內套管；102-外套管；103-隔熱腔；104-喇叭口；6-升溫單元；7-燃燒單元；8-油氣混合單元；9-陶瓷點火塞；601-升溫單元筒體；602-筒體法蘭；701-柱形套筒；702-燃燒管；703-燃燒單元進氣管；704-空氣擋板；801-進油管；802-油氣混合單元進氣管；803-噴嘴；804-噴嘴孔；901-點火塞接頭。

具體實施方式

下面將參照附圖和具體實施例對本實用新型作進一步詳細地描述。

柴油發動機尾氣的後處理裝置包括擾流裝置，擾流裝置與柴油發動機尾氣後處理的點火升溫裝置連接，點火升溫裝置所加熱的尾氣和點火升溫裝置所產生的氣體相混合成為混合氣體，所述混合氣體進入擾流裝置以進行均混處理；擾流裝置包括殼體1、設置在殼體兩端的法蘭2以及設置在殼體內部的一組均壓板3和一組混合板4，均壓板3和混合板4之間設置有過渡腔5，過渡腔5用於容納經均壓板3均壓的混合氣體並將其輸送給混合板4，均壓板3用於對進入擾流裝置的混合氣體進行均壓處理以使得混合氣體的壓力變得均衡，混合板4用於對經均壓板3均壓處理的混合氣體再進行混合處理以使得經過混合板4的混合氣體充分混合，經過混合板4混合處理後的混合氣體送入氧化型催化器和顆粒過濾器中。

均壓板3沿著殼體1的圓周內壁均勻地設置。均壓板3與殼體1的軸線方向成60°~80°斜向設置，均壓板3與殼體1的內壁成60°~80°順著混合氣體的氣流方向設置。

混合板4沿著殼體1的圓周內壁均勻地設置。混合板4與殼體1的軸線方向成60°~80°斜向設置，混合板4與殼體1的內壁成60°~80°順著混合氣體的氣流方向設置。

均壓板3沿著殼體1的軸線方向逆時針斜向設置，混合板4沿著殼體1的軸線方向順時針斜向設置；或者均壓板3沿著殼體1的軸線方向順時針斜向設置，混合板4沿著殼體1的軸線方向逆時針斜向設置。

均壓板3為3個，混合板4為3個；均壓板3或混合板4沿著殼體1的軸線旋轉對稱設置在殼體上；設置在殼體1上的3個均壓板3或3個混合板3在殼體1兩端的法蘭2上的投影為含有等邊三角形圓孔的圓環。設置在殼體1上的3個均壓板3和3個混合板4在殼體1兩端的法蘭2上的疊加投影為含有正六邊形圓孔的圓環。

均壓板和混合板之間沿著殼體軸線的距離為120~130 mm，優選為125 mm。

殼體1包括內外雙層套管，均壓板3和混合板4設置在內套管101的內部，內套管101和外套管102兩者的筒壁之間設置有隔熱腔103。

內套管101沿著混合氣體氣流方向的下遊一端設置有喇叭口104。

柴油發動機尾氣的後處理裝置還包括點火升溫裝置，點火升溫裝置設置在柴油發動機的尾氣排放管路上，點火升溫裝置包括：升溫單元6、燃燒單元7和油氣混合單元8，升溫單元6中流經柴油發動機尾氣，升溫單元6的入口與燃燒單元7的出口連接，燃燒單元7的入口與油氣混合單元8的出口連接；燃燒單元7的一部分設置在升溫單元6內部，燃燒單元7設置陶瓷點火塞9，燃燒單元7的壁上設置有燃燒單元進氣管703；油氣混合單元8用於將柴油從油氣混合單元8內部噴出，然後由陶瓷點火塞9引燃；升溫單元6用於將燃燒的火焰經過擾流器與尾氣一起進入ART系統，以利用尾氣中的殘餘氧氣助燃來使得尾氣的溫度迅速升高，從而使滯留在DPF內的微小顆粒物燃燒並以二氧化碳的形式排出；燃燒單元7包括柱形套筒701，柱形套筒701傾斜設置在升溫單元6上，柱形套筒701與升溫單元6之間的角度為40~50°，柱形套筒701與升溫單元6成銳角的一側筒壁伸入至升溫單元6內，柱形套筒701內部設置有燃燒管702，燃燒管702在遠離油氣混合單元8的一端設置有用於匯聚燃燒的火焰的喇叭口，陶瓷點火塞9與燃燒單元7連接的一端伸入至燃燒管702內部。柱形套筒701的一部分設置在升溫單元6內，使得能夠通過筒壁來避免尾氣對從喇叭口中噴出的火焰產生影響，從而保證火焰的穩定性。

柱形套筒701包括內套筒和外套筒，內套筒和外套筒內外相套疊組成柱形套筒，所述內套筒和外套筒之間設置有隔熱腔。

燃燒單元進氣管703穿過柱形套筒且延伸至燃燒管702的管壁外側。

燃燒管702在靠近喇叭口一端的外側壁與柱形套筒701之間設置有空氣擋板704，空氣擋板704用於對從燃燒單元進氣管703進入的空氣進行均勻地分流。

油氣混合單元8內設置有油氣混合器，油氣混合器的外側面上設置有進油管801和油氣混合單元進氣管802，油氣混合器用於混合柴油和空氣以使得柴油霧化。進入油氣混合器的柴油和空氣的質量比為1:14~1:16，優選為1:14.3。

油氣混合器設置有噴嘴803，噴嘴803伸入至燃燒管702內，噴嘴803上設置有多個噴嘴孔804，用於對噴出的柴油和空氣混合物進行再次霧化。噴嘴孔804的孔徑為Φ1.2~2.0 mm。

陶瓷點火塞9下端的氮化矽點火針與油氣混合器的噴嘴803之間的距離為30 mm。在此距離下，油霧的分散效果好，且使得陶瓷點火塞9下端的氮化矽點火針上的積碳較少。

柱形套筒701上設置有用於固定陶瓷點火塞9的點火塞接頭901，點火塞接頭901的下端位於柱形套筒701和燃燒管702之間，陶瓷點火塞9下端的氮化矽點火針穿過點火塞接頭伸入至燃燒管702內。

上述具體實施方式用來解釋說明本實用新型，僅為本實用新型的優選實施方案，而不是對本實用新型進行限制。在本實用新型的精神和權利要求的保護範圍內對本實用新型作出的任何修改、等同替換、改進等都落入本實用新型的保護範圍內。