[發明專利]用于柴油發動機的尾氣處理系統

在審

• 申請號: 201610910200.X
• 申請日: 2016-10-15
• 公開（公告）號: CN107956563A
• 公開（公告）日: 2018-04-24
• 發明（設計）人: 黃黎敏;黃利錦;方學興;白榮根
• 申請（專利權）人: 貴州黃帝車輛凈化器有限公司
• 主分類號: F01N13/08
• 分類號: F01N13/08;F01N3/38;F01N3/023
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及柴油車尾氣后處理領域。具體地，本發明涉及用于使柴油車的尾氣升溫、過濾并且對所使用的微粒捕集器進行再生的尾氣處理系統及其再生方法。

背景技術

柴油發動機是靠燃燒柴油獲取能量釋放的發動機。柴油機用的燃料是柴油，它的粘度比汽油大，不容易蒸發，而其自燃溫度卻比汽油低。柴油發動機的優點是扭矩大、經濟性能好，因此，廣泛應用于大型柴油設備上，尤其適合于載貨汽車的使用，例如大功率高速柴油機主要配套重型汽車、大型客車、工程機械、船舶、發電機組等。

但是，由于工作壓力大，柴油機要求各有關零件具有較高的結構強度和剛度，所以柴油機比較笨重，體積較大；柴油機的噴油泵與噴嘴制造精度要求高，所以成本較高；另外，柴油機工作粗暴，振動噪聲大；柴油不易蒸發，冬季冷車時起動困難。由于上述特點，以前柴油發動機一般用于大、中型載重貨車上。另外，由于柴油發動機比較笨重，升功率指標不如汽油機(轉速較低)，噪聲、振動較高，炭煙與顆粒(PM)排放比較嚴重，所以一直以來很少受到轎車的青睞。特別是小型高速柴油發動機的新發展，一批先進的技術。例如電控直噴、共軌、渦輪增壓、中冷等技術得以在小型柴油發動機上應用，使原來柴油發動機存在的缺點得到了較好的解決，而柴油機在節能與CO₂排放方面的優勢，則是包括汽油機在內的所有熱力發動機無法取代的，成為“綠色發動機”。

不過，由于柴油車的碳煙與顆粒排放比較嚴重，所以柴油車的應用受到了比較大的限制。柴油發動機排放污染物控制的重點是PM。要減少柴油機微粒排放來滿足排放標準和法規的要求，除采用機內凈化外還必須同時采用后處理裝置，而微粒捕集器(DPF)是目前提出的控制微粒排放的最有效、最具發展前景的后處理技術之一。

微粒捕集器能夠減少柴油發動機所產生的煙灰達90％以上。捕捉到的微粒物質隨后通過再生清除。所謂過濾器的再生是指在DPF長期工作中，捕捉器里的顆粒物逐漸增加會引起發動機背壓升高，導致發動機性能下降，所以要定期除去沉積的顆粒物，恢復DPF的過濾性能。捕捉器的再生有主動再生和被動再生兩種方法：主動再生指的是利用外界能量來提高捕捉器內的溫度，使微粒著火燃燒。當捕捉器中的溫度達到550℃時，沉積的顆粒物就會氧化燃燒，如果溫度達不到550℃，過多的沉積物就會堵塞捕捉器，這時就需要利用外加能源(例如電加熱器、燃燒器或發動機操作條件的改變)來提高DPF內的溫度，使顆粒物氧化燃燒。被動再生指的是利用燃油添加劑或者催化劑來降低微粒的著火溫度，使微粒能在正常的柴油機排氣溫度下著火燃燒。添加劑(如鈰、鐵和鍶)要以一定的比例加到燃油中，添加劑過多會影響DOC的壽命，但是如果過少，就會導致再生延遲或再生溫度升高。

2013年5月15日公開的中國專利申請CN103104321A提出了一種柴油發動機排氣后處理升溫裝置及升溫方法。在該申請中，使用低溫升溫器來提升進入DPF的廢氣的溫度，使得累積在DPF中的碳顆粒燃燒，從而使DPF再生。然而，在該申請中燃油的霧化并不充分，因此所形成的燃油-空氣混合物的燃點較高，導致所需的點火棒溫度較高。另外，由于在該申請中的點火棒同時起預熱和點火的作用，因此需要長時間保持高溫，導致點火棒容易損壞，需要經常更換；并且由于點火棒設置在外護套內部，難以單獨更換，從而帶來成本增加以及維護不方便等問題。另外，在汽車行使的環境溫度較低(例如，我國的東北部地區，室外溫度通常達到零下20-30度)的情況下，由于對燃油和空氣的預熱不充分，導致低溫升溫器經常不能順利點燃，即點火失敗，進而導致DPF再生失敗。同時，這樣的點火失敗還產生二次污染。

發明內容

鑒于前述問題，本發明提出一種用于柴油發動機的尾氣處理系統，所述尾氣處理系統能夠在各種復雜工況、尤其是在低溫條件下使柴油和引入的新鮮空氣迅速升溫、點火，從而將廢氣快速升溫至微粒捕集器再生所需的溫度，使得累積在微粒捕集器中的碳顆粒能夠在較短的時間內通過燃燒快速清除，實現實時在線再生的目的。同時，由于采用了油罐式的燃油預熱部來對燃油進行預熱，縮短了預熱棒的工作時間，防止預熱棒長期處于高溫狀態，從而延長預熱棒的使用壽命。另外，由于在點燃之前對空氣和燃油進行多重預熱，能夠提高燃油-空氣混合物的溫度，進而提高點燃的穩定性，使低溫升溫器內的燃燒更為充分，降低了二次污染的風險，提高了燃油的經濟性。

上述問題通過以下方案得以解決：