[發明專利]增壓柴油機排氣加熱裝置及方法

有效

• 申請號: 200710061388.6
• 申請日: 2007-10-10
• 公開（公告）號: CN101333953A
• 公開（公告）日: 2008-12-31
• 發明（設計）人: 資新運;姚廣濤;張春潤;王琛;姜大海;鄧成林
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍軍事交通學院
• 主分類號: F01N3/025
• 分類號: F01N3/025;F01N9/00;F01N11/00
• 代理公司: 天津佳盟知識產權代理有限公司
• 代理人: 侯力

技術領域

本發明屬于柴油機尾氣微粒污染控制技術領域，進一步涉及一種增壓柴油機排氣加熱裝置及方法。

背景技術

氮氧化物和微粒是柴油機尾氣排放中的主要污染物。近年來隨著排放法規的日益嚴格，通過后處理方式降低兩種污染物排放的技術引起了廣泛關注。對微粒處理主要難點在于捕集器的再生。

熱再生是較普遍采用的一種再生方式。通過加熱提高排氣溫度或直接選擇性加熱微粒將沉積在捕集器內的微粒燃燒，恢復捕集器性能。現在排氣加熱的方式主要有電加熱、微波加熱和噴油助燃等。

現階段汽車用加熱器主要用于空調加熱器，進氣預熱等方面。燃油加熱器技術是一種成熟技術，但用于排氣加熱方面還存在如下技術問題：

(1)加熱能力調節范圍有限。一般只有兩級到三級加熱能力，不適用于溫度不斷變化排氣環境。噴油量與空氣量控制需要各種閥件與傳感器，在排氣高溫環境中無法正常工作

(2)燃油供給一般采用離心式霧化結構的低壓供給系統。霧化質量差。助燃空氣一般采用離心式風機，進所壓力低。有背壓的排氣環境中供氣效率差。

(3)排氣中氧含量低，而二氧化碳含量高。燃油在這種環境中燃燒效果差，不易控制。

本發明涉及的排氣加熱裝置是通過噴油及提供適量的空氣混合點火燃燒將排氣溫度提高到微粒起燃溫度或氧化催化劑起作用溫度。使沉積在微粒捕集器內微粒燃燒，達到捕集器再生的目的。

發明內容

本發明的目的在于提供一種操作方法簡單、運行可靠且能有效燃燒微粒從而使捕集器可靠再生的裝置及方法。

本發明是通過下述技術方案加以實現的。

一種增壓柴油機排氣加熱裝置，包括：進氣取氣閥15、油泵21、燃油電磁閥20、噴嘴9、高壓點火電極7、燃燒室10、擴張腔13、油量調節閥19以及排氣夾層2、渦輪增壓器(14)，通過渦輪增壓器引入新鮮空氣。

上述噴嘴的噴霧形狀為空心圓錐形，噴射貫穿距離短，噴霧錐角較大。

上述油量調節閥通過膜片28感知進氣壓力的變化控制旁通泄壓閥26開啟壓力實現噴油量與進氣量的隨動控制；通過電磁閥30控制旁通泄壓閥26的開閉，很好地實現了當燃燒器停止工作時，噴嘴迅速斷油。

一種采用上述加熱裝置對增壓柴油機排氣加熱的方法，其特征在于包括如下步驟：

(1)燃燒器控制裝置通過監測排氣溫度和壓力信號判斷是否需要再生；

(2)當要再生時，開啟燃油電磁閥20及高壓點火電極7；根據溫度變化規律判斷點火是否成功，如果點火失敗間隔5秒后再次噴油點火；當三次點火失敗后報警裝置報警；

(3)通過渦輪增壓器14引入部分新鮮空氣，通過控制進氣量來調節加熱裝置的加熱能力，通過旁通泄壓方式使噴油量可以根據進氣量的變化進行隨動調節，發動機排氣通過過濾體后排入大氣；

(4)當控制系統監測到發動機排氣過濾體再生完成時停止噴油和供氣，排氣加熱裝置停止工作。

上述加熱方法在工作過程中，廢氣通過排氣夾層2首先對燃燒器16進行預熱確保燃燒器16可靠著火，著火后燃燒器16與通過排氣夾層的廢氣進行熱交換后進行混合，一方面提高排氣溫度，另一方面防止燃燒器16外層溫度過高。通過從增壓柴油機渦輪增壓器14取氣并引入到燃燒器16與經過噴嘴9壓力霧化的柴油進行混合，由高壓點火電極7點燃使混合氣燃燒并于發動機排出的廢氣進行混合，達到提高排氣溫度的目的。新鮮空氣進入燃燒器后分成兩部分，一部分通過燃燒室圓周上布置的進氣小孔8進入燃燒室10，與燃油混合燃燒，另一部分通過擴張腔13上的旋流槽12進入第二級燃燒室4，旋流的吸力將燃燒室內火焰和未燃的燃油帶入第二級燃燒室4充分穩定燃燒；排氣通過排氣夾層2從第二級燃燒室外流過對加熱裝置進行預熱，保證可靠點燃。

本發明的柴油機排氣加熱裝置相對于現有技術，具有如下優點：

(1)通過控制進氣量來調節加熱裝置的加熱能力。通過旁通泄壓方式使噴油量可以根據進氣量的變化進行隨動調節，同時解決了斷油不及時問題。

(2)通過渦輪增壓器引入部分新鮮空氣，省去了額外的供氣源并改善了燃燒效果。傳統利用風機提供氣源多應用于汽車空調加熱器，進氣加熱等方面。而在排氣環境中特別是加裝過濾體后的排氣中，由于較高的排氣背壓，傳統風機方式由于送氣壓力低于排氣背壓導致加熱裝置無法正常燃燒。

(3)發動機排氣只能通過過濾體后排入大氣。若采用傳統風機當不工作時，一部分排氣會從風機口排出，解決這一問題難度較大。而從渦輪增壓器取氣則可以很好解決這個問題。

(4)可以方便與現有增壓柴油機進行匹配，系統造價成本低。