一種新型的柴油機微粒捕集裝置的製作方法

2023-04-25 04:55:11

專利名稱：一種新型的柴油機微粒捕集裝置的製作方法
技術領域：
本申請提出了一種新型的柴油機微粒捕集裝置，該裝置能夠高效快速捕集柴油機 尾氣中的微粒(PM)，不使用催化劑，不受柴油含硫量影響，適合我國柴油的燃油品質。該裝 置採用高密度金屬絲網作為濾芯主體，從而提高了裝置的韌性和捕集率。配合一種液化石 油氣(LPG)反吹加熱裝置，可以使捕集後的濾芯內部溫度迅速達到80(TC從而使捕集的PM 迅速燃燒，實現再生，特別適合每天固定行駛路線的城市公交車車輛。
2.
技術背景隨著社會的發展和進步，車輛已經成為人們的日常生活中不可缺少的交通運輸工 具，特別是上個世紀90年代以來，柴油機在車輛動力中扮演著越來越重要的角色。在中、重 型汽車動力領域，柴油機佔有統治的地位，在輕型車動力領域，柴油機以其良好的經濟性也 在不斷擴大其應用範圍，而且低油耗、低汙染的柴油轎車在全世界都得到迅速地發展。人們 越來越認識到採用柴油機動力在減少燃油消耗和降低二氧化碳排放等方面的優勢。但是， 另一方面，柴油機的混合氣形成和採用擴散燃燒方式決定了不可避免地產生PM的排放，因 此以柴油為燃料的卡車和城市公交車排出的黑煙已成為城市大氣環境的主要汙染源之一。 由於柴油機氮氧化物(N0X)與PM之間的Trade-off關係，因此針對柴油機的兩大 汙染物的淨化處理出現了兩種技術路線。歐洲多採用在機內降低PM，然後在機外加裝選擇 性催化還原(SCR)後處理裝置淨化N0x。美國、日本則採用在缸內降低NOx，然後在機外加裝 柴油機微粒捕集裝置(DPF)來淨化PM。由於美、日等國家柴油含硫量很低，因此可以採用含 催化劑塗層的壁流式DPF以降低PM的燃燒溫度實現DPF的連續再生。而我國目前除北京、 上海、廣州等少數大城市之外，其它大部分城市和地區供應的柴油的硫含量嚴重超標，一直 困擾和限制了我國國III排放法規的真正實施，更無法使用含催化劑的DPF。 檢索表明目前國內報導的種種的袋式消煙器和採用陶瓷濾芯的DPF等都還存在 種種不足，而且國內市場上還沒有見到真正投產使用的這些DPF產品。為此，本申請提了一 種新型的柴油機微粒捕集裝置(DPF)，它採用高密度金屬絲網作為捕集濾芯，配合一種加熱 裝置實現再生，保證連續工作。
3.
發明內容本實用新型提出一種柴油機微粒捕集裝置，用於降低柴油機尾氣排放中PM的含 量。該裝置與柴油機排氣管連接，由殼體、濾芯、濾芯夾持裝置、廢氣流通管、廢氣旁通管、再 生送風管組成。 濾芯由金屬絲網製成筒狀，並且沿濾芯徑向由內而外的金屬絲網目數與孔隙率逐 漸改變。濾芯由濾芯夾持裝置夾持置於殼體內。 廢氣流通管前端與柴油機排氣管相連接，後端與濾芯中心孔相連接，廢氣經廢氣
流通管流入濾芯中心孔，然後由內而外沿濾芯徑向流出，在此過程中進行微粒捕集。 再生送風管前端與再生裝置連接，後段穿過廢氣流通通道置於濾芯中心孔內，末端封閉。位於濾芯中心孔內部分的再生送風管管壁四周均勻開有小孔，且孔的直徑沿再生 氣流流向逐漸增大。由再生裝置產生的再生高溫氣流通過小孔呈輻射狀流出，然後由內而 外沿濾芯徑向流出。高溫氣流流經濾芯時，對捕集到得PM進行加熱，使其燃燒，燃燒產物由 氣流帶走，實現DPF再生。 若該捕集裝置工作一定時間後，未及時再生，造成濾芯堵塞，排氣被壓上升後，可 關閉廢氣流通管，打開廢氣旁通管，廢氣經由廢氣旁通管直接流出。 本實用新型能夠高效快速捕集柴油機尾氣中的PM，不使用催化劑，不受柴油含硫 量影響，適合我國柴油的燃油品質。且本實用新型採用高密度金屬絲網作為濾芯主體，從而 提高了裝置的耐久性和捕集率。
4.
圖1為微粒捕集裝置(DPF)結構圖； 附圖標記說明 1-濾芯；2_送風管；3_殼體；4_廢氣流通管；5_濾芯中心孔；6_小孔；7_再生送 風管；8-廢氣流通管；9_閥門；10-廢氣流通管；ll-廢氣旁通管。
5.具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的技術方案作進一步的說明。 圖1為本實用新型提出的一種柴油機微粒捕集裝置的結構示意圖。該裝置與柴油 機排氣管連接，由殼體(3)、濾芯(1)、濾芯夾持裝置(2)、廢氣流通管(4)、廢氣流通管(8)、 廢氣流通管(10)、廢氣旁通管(11)、再生送風管(7)組成。其中濾芯(1)由濾芯夾持裝置 (2)夾持固定在殼體(3)內。廢氣流通管(4)前端與柴油機排氣管道相連，後端與殼體(3) 相連並插入濾芯中心孔(5)內，起支撐濾芯的作用。廢氣流通管(8)前段與殼體(3)相連， 並插入濾芯中心孔(5)內起支撐濾芯的作用。廢氣流通管(8)後端通過閥門(9)與廢氣旁 通管(11)前端相連。廢氣旁通管(11)後端與廢氣流通管(10)相連。廢氣流通管(10)前 端與殼體(3)相連，後端與柴油機排氣管道相連。再生送風管(7)前端與再生裝置相連，後 段穿過廢氣流通管(8)插入濾芯中心孔(5)內，後端封閉，並在位於濾芯中心孔(5)內的再 生送風管(7)管壁四周均勻開小孔(6)，且小孔(6)直徑沿再生氣流流向逐漸增加。 當該裝置進行PM捕集時，柴油機廢氣氣流由廢氣流通管(4)流入濾芯中心孔(5) 內，然後沿濾芯(1)徑向由內而外流過濾芯(1)。在此流動過程中，柴油機廢氣中的PM被 濾芯(1)捕集而附著在濾芯(1)的金屬絲表面，柴油機廢氣氣流得到淨化；且由於濾芯(1) 相當於多孔介質，具有消聲作用，廢氣氣流得到淨化的同時，柴油機排氣噪聲也有下降。淨 化後的柴油機廢氣氣流流出濾芯(1)後，通過濾芯(1)與殼體(3)之間的空隙流入廢氣流 通管(IO)，然後經廢氣流通管(10)流出。 若該裝置連續工作時間過長，而又未得到再生，由於濾芯(1)上附著的PM過多而 使柴油機廢氣流動阻力增加，造成柴油機排氣被壓上升超過限值。此時，可打開閥門(9)，使 柴油機廢氣氣流直接通過廢氣流通管(4)、濾芯中心孔(5)、廢氣流通管(S)、閥門(9)廢氣 旁通管(11)、廢氣流通管(10)流出。雖然此時柴油機廢氣直接流出，但由於流經濾芯中心 孔(5)，仍有部分氣流可沿濾芯(1)徑向流出，因此，該裝置仍具有消聲作用。[0018] 當該裝置進行再生時，先關閉閥門(9)，由再生裝置產生的高溫氣流通過再生送風 管(7)上的小孔(6)流入濾芯中心孔(5)。小孔(6)直徑沿再生氣流流向逐漸增加，有利 於再生高溫氣流均勻流入濾芯中心孔(5)，提高再生效率。再生高溫氣流從濾芯中心孔(5) 沿濾芯(1)徑向由內而外流過濾芯(1)時，再生高溫氣流將附著在濾芯(1)金屬絲表面上 的PM加熱使其燃燒，燃燒產物由再生高溫氣流帶走。濾芯(1)得到再生。再生高溫氣流流 出濾芯(1)後，通過濾芯(1)與殼體(3)之間的空隙流入廢氣流通管(IO)，然後經廢氣流通 管(10)流出。
權利要求一種柴油機微粒捕集裝置，包括殼體(3)、濾芯(1)、濾芯夾持裝置(2)、廢氣流通管(4、8、10)、廢氣旁通管(11)、再生送風管(7)，其特徵在於濾芯(1)由濾芯夾持裝置(2)夾持置於殼體(3)內；廢氣流通管(4)前端連接柴油機排氣管，後段插入濾芯中心孔(5)內；再生送風管(7)前端與再生裝置連接，後段穿過廢氣流通管(8)插入濾芯中心孔(5)內；廢氣旁通管(11)前端與廢氣流通管(8)連接並由閥門(9)隔開，廢氣旁通管(11)後端與廢氣流通管(10)連接。
2. 根據權利要求1所述的柴油機微粒捕集裝置，其特徵在於濾芯(1)結構呈筒狀，由 金屬絲網製成。
3. 根據權利要求2所述的柴油機微粒捕集裝置，其特徵在於沿濾芯(1)徑向由內而外的金屬絲網目數與孔隙率逐漸改變。
4. 根據權利要求1所述的柴油機微粒捕集裝置，其特徵在於再生送風管(7)直徑小於濾芯中心孔(5)直徑，末端封閉。
5. 根據權利要求l所述的柴油機微粒捕集裝置，其特徵在於位於濾芯中心孔(5)內部分的管壁四周均勻開有小孔(e)，小孔(6)的直徑沿再生氣流流向逐漸增大。
專利摘要本實用新型涉及一種柴油機微粒捕集裝置，該裝置與柴油機排氣管相連，包括殼體、濾芯、濾芯夾持裝置、廢氣流通管、廢氣旁通管、再生送風管。其特徵是濾芯由金屬絲網製成筒狀，由濾芯夾持裝置夾持置於殼體內；廢氣經廢氣流通管流入濾芯中心孔內，然後沿濾芯徑向由內而外流出，進行微粒捕集並且消聲；再生送風管置於濾芯中心孔內，並在管壁上開孔使再生高溫氣流呈輻射狀流入濾芯中心孔，然後沿濾芯徑向由內而外流出，進行再生；若該捕集裝置工作一定時間後，未及時再生，造成濾芯堵塞，排氣被壓上升後，可打開廢氣旁通管，廢氣直接由廢氣旁通管流出。
文檔編號F01N3/023GK201486625SQ200920017510
公開日2010年5月26日 申請日期2009年1月8日 優先權日2009年1月8日
發明者張勇, 許伯彥, 齊運亮 申請人:許伯彥;張勇;齊運亮