适用于高排气流量下的低能耗柴油机尾气处理系统技术方案

本发明专利技术公开了一种适用于高排气流量下的低能耗柴油机尾气处理系统，包括控制器和两条交替使用的再生系统，一条系统包括空气供应单元、点火单元、三通空气通道和包裹有DPF的封装单元，点火单元上连接有燃油供给单元，DPF的上、下游设有第一温度传感器和第二温度传感器，DPF上连接有压力传感器和压差传感器，空气供应单元的出口设有质量流量传感器；另一条系统包括副空气通道、副点火单元、副三通空气通道和包裹有副DPF的副封装单元，副点火单元上连接有燃油供给单元，副DPF的上、下游设有第三温度传感器和第四温度传感器，副DPF上连接有副压力传感器和副压差传感器。本发明专利技术可在高排气流量下以最小的能量消耗来进行再生。

Exhaust gas treatment system for low energy consumption diesel engine with high exhaust flow

【技术实现步骤摘要】
适用于高排气流量下的低能耗柴油机尾气处理系统
本专利技术涉及一种尾气处理系统，尤其涉及一种适用于高排气流量下的低能耗柴油机尾气处理系统。
技术介绍
发动机排放的废气已被确认为造成空气污染的主要因素。为了去除废气中的空气污染物，需要使用尾气处理系统。通常使用的尾气处理系统中使用柴油机微粒捕捉器(DPF)捕集微粒物质(PM)，其中可能包括未燃烧的碳氢化合物颗粒或炭烟以及少量其他颗粒，例如金属氧化物颗粒或灰烬等。PM颗粒积聚在DPF中，增加了发动机的背压，而在发动机背压过高之前，需要进行一个再生过程以去除积累的炭烟。通常，在再生过程中，需要使用加热装置将排气温度升高到炭烟可以被氧气有效氧化的水平，在稀燃发动机中氧气可以由尾气提供。然后，高温尾气通过DPF，其中积累的炭烟被氧化成二氧化碳和水。很多种加热设备可以用于再生DPF。其中，使用比较广泛的是燃油燃烧器和柴油氧化催化剂(DOC)装置。在燃油燃烧器中，碳氢化合物由燃油计量装置提供，碳氢化合物燃油由碳氢化合物计量装置注入燃烧室。而在DOC设备中，碳氢化合物可以在后喷射过程中由发动机燃油系统提供，也可以由外置碳氢喷射装置直接注入催化剂中。在再生DPF时，燃油燃烧器不受排气温度的限制。然而，为了使燃油燃烧，需要新鲜空气流，并且需要额外的热能来加热新鲜空气流，这就导致了更高的能量消耗。此外，新鲜空气流需要在进入DPF之前与排气流混合，因此需要更多的燃油和新鲜空气流才能达到再生温度。而因为高新鲜空气流和高排气流在DPF上产生高压差，这又需要大功率的空气供应装置来提供更多的新鲜空气流。大功率空气供应装置进一步增加了能量消耗和系统成本。还有，如前所述，为了使排气和新鲜空气的混合空气流达到DPF再生温度，需要更高温度的新鲜空气流。由燃油燃烧产生的高温新鲜空气流在DPF温度控制中会造成困难，尤其是在排气流量突然下降的时候，比如当发动机从高速和高扭矩运行迅速下降到怠速时。这些困难需要复杂的高温控制设备和方法，从而导致更高的系统成本。与燃油燃烧器相比，DOC不需要新鲜的空气来燃烧燃油。但是，DOC需要较高的PGM(贵金属)负载，并且只有当排气温度要高于起燃温度(通常高于200℃)，才能开始计量地喷入燃油。同时，DOC中的PGM对燃油中的硫含量敏感，因为尾气中的高硫含量会毒化并使PGM催化剂失效。高温尾气的要求限制了DOC的某些应用，比如低功率输出的工业应用以及频繁启停的车辆应用等。在DPF再生时，为了降低操作条件变化对DPF温度控制的影响，通常DPF控制器需要得到发动机运行状态的信息，比如在一个带DOC的DPF系统中，需要使用发动机空燃比来确定最高的燃油供给率，高于这个最高的供给率的燃油不能在DOC中被有效氧化。在带有燃油燃烧器的DPF系统中，需要密切监控发动机排气流量。DPF控制器应及时对排气流量的突然下降做出反应，以避免出现过热问题。发动机运行信息的要求限制了在没有合适的传感装置和通信装置的系统中，比如对机械控制燃油系统的发动机进行改造，使用DPF系统。因而，亟需解决上述问题。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术的目的是提供一种能够在高排气流量下以最小的能量消耗来进行再生的适用于高排气流量下的低能耗柴油机尾气处理系统。技术方案：为实现以上目的，本专利技术公开一种适用于高排气流量下的低能耗柴油机尾气处理系统，其特征在于：包括控制器和两条交替使用的再生系统，一条再生系统包括沿气流方向依次排列的空气供应单元、点火单元、三通空气通道和包裹有DPF的封装单元，三通空气通道上还外接有发动机尾气，点火单元上连接有燃油供给单元，DPF的上、下游设有第一温度传感器和第二温度传感器，DPF上连接有用于测量DPF出口压力和通过DPF的压力差的压力传感器和压差传感器，空气供应单元的出口设有用于测量新鲜空气质量流量的质量流量传感器；另一条再生系统包括沿气流方向依次排列的通过三通通道与空气供应单元和点火单元相连接的副空气通道、副点火单元、副三通空气通道和包裹有副DPF的副封装单元，副三通空气通道上还外接有发动机尾气，副点火单元上连接有燃油供给单元，副DPF的上、下游设有第三温度传感器和第四温度传感器，副DPF上连接有用于测量副DPF出口压力和通过副DPF的压力差的副压力传感器和副压差传感器；所述控制器分别与空气供应单元、点火单元、副点火单元、燃油供给单元、第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、第四温度传感器、压力传感器、副压力传感器、压差传感器、副压差传感器和质量流量传感器相电连接。其中，所述燃油供给单元包括依次连接的油箱、燃油泵和截止阀，该截止阀通过燃油线分别与点火单元和副点火单元相连接，截止阀上还设有油压传感器，所述控制器分别与截止阀、油压传感器和燃油泵相电连接。再者，所述空气供应单元包括分别与点火单元和副点火单元相连通的风扇和位于风扇内的驱动器，该驱动器与控制器相电连接。优选的，所述三通空气通道依次通过连接通道、控制阀和三通尾气通道与发动机尾气相连接，副三通空气通道依次通过副连接通道、副控制阀和三通尾气通道与发动机尾气相连接，其中控制阀和副控制阀还分别与控制器相电连接。进一步，所述连接通道和副连通通道内均设有用于避免高温尾气回流的第二摆动止回阀，所述第二摆动止回阀包括斜向设置在通道横截面上的第二止回板，第二止回板上开设有用于流通气体的第二阀孔，该第二阀孔上铰接有用于单向导通的第二阀片。优选的，所述三通通道与点火单元之间连接有热交换器，该热交换器的壳侧入口与三通通道相连接，壳侧出口与点火单元相连接，管侧入口通过排气通道与封装单元的出口相连接，管侧出口与外部装置相连接。再者，所述副空气通道与副点火单元之间连接有副热交换器，该副热交换器的壳侧入口与副空气通道相连接，壳侧出口与副点火单元相连接，管侧入口通过副排气通道与副封装单元的出口相连接，管侧出口与外部装置相连接。进一步，点火单元和副点火单元分别包括具有入口和出口的点火壳体以及均位于点火壳体内沿点火出焰方向排列的喷嘴管、用于避免高温尾气回流的第一摆动止回阀、具有空气入口和火焰出口的腔体和用于点燃的电热塞，所述喷嘴管通过燃油电磁阀与外设燃油供给单元相连接并穿过第一摆动止回阀伸入腔体内，电热塞固定于点火壳体上并伸入腔体内。优选的，所述第一摆动止回阀包括斜向设置在点火壳体横截面上的第一止回板，该第一止回板的侧面与腔体的空气入口相连接；第一止回板上开设有可供喷嘴管穿设且与腔体相连接的通孔和用于流通气体的第一阀孔，该第一阀孔上铰接有用于单向导通的第一阀片。再者，所述点火壳体内设有用于固定喷嘴管的支撑架。有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有以下显著优点：本专利技术的点火单元可有效防止高温尾气回流；本专利技术在DPF再生过程中，新鲜空气和燃油在点火单元中混合后点燃，三通空气通道接收高温混合气流和尾气气流，形成的总气流进入DPF并在其中氧化去除积的炭烟，其中空气供应单元仅当三通空气通道中的压力较低时才向点火单元提供新鲜空气流，压力越高，新鲜空气流量就越低；本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于高排气流量下的低能耗柴油机尾气处理系统，其特征在于：包括控制器和两条交替使用的再生系统，一条再生系统包括沿气流方向依次排列的空气供应单元、点火单元、三通空气通道和包裹有DPF的封装单元，三通空气通道上还外接有发动机尾气，点火单元上连接有燃油供给单元，DPF的上、下游设有第一温度传感器和第二温度传感器，DPF上连接有用于测量DPF出口压力和通过DPF的压力差的压力传感器和压差传感器，空气供应单元的出口设有用于测量新鲜空气质量流量的质量流量传感器；另一条再生系统包括沿气流方向依次排列的通过三通通道与空气供应单元和点火单元相连接的副空气通道、副点火单元、副三通空气通道和包裹有副DPF的副封装单元，副三通空气通道上还外接有发动机尾气，副点火单元上连接有燃油供给单元，副DPF的上、下游设有第三温度传感器和第四温度传感器，副DPF上连接有用于测量副DPF出口压力和通过副DPF的压力差的副压力传感器和副压差传感器；所述控制器分别与空气供应单元、点火单元、副点火单元、燃油供给单元、第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、第四温度传感器、压力传感器、副压力传感器、压差传感器、副压差传感器和质量流量传感器相电连接。/n...

【技术特征摘要】
1.一种适用于高排气流量下的低能耗柴油机尾气处理系统，其特征在于：包括控制器和两条交替使用的再生系统，一条再生系统包括沿气流方向依次排列的空气供应单元、点火单元、三通空气通道和包裹有DPF的封装单元，三通空气通道上还外接有发动机尾气，点火单元上连接有燃油供给单元，DPF的上、下游设有第一温度传感器和第二温度传感器，DPF上连接有用于测量DPF出口压力和通过DPF的压力差的压力传感器和压差传感器，空气供应单元的出口设有用于测量新鲜空气质量流量的质量流量传感器；另一条再生系统包括沿气流方向依次排列的通过三通通道与空气供应单元和点火单元相连接的副空气通道、副点火单元、副三通空气通道和包裹有副DPF的副封装单元，副三通空气通道上还外接有发动机尾气，副点火单元上连接有燃油供给单元，副DPF的上、下游设有第三温度传感器和第四温度传感器，副DPF上连接有用于测量副DPF出口压力和通过副DPF的压力差的副压力传感器和副压差传感器；所述控制器分别与空气供应单元、点火单元、副点火单元、燃油供给单元、第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、第四温度传感器、压力传感器、副压力传感器、压差传感器、副压差传感器和质量流量传感器相电连接。


2.根据权利要求1所述的适用于高排气流量下的低能耗柴油机尾气处理系统，其特征在于：所述燃油供给单元包括依次连接的油箱、燃油泵和截止阀，该截止阀通过燃油线分别与点火单元和副点火单元相连接，截止阀上还设有油压传感器，所述控制器分别与截止阀、油压传感器和燃油泵相电连接。


3.根据权利要求1所述的适用于高排气流量下的低能耗柴油机尾气处理系统，其特征在于：所述空气供应单元包括分别与点火单元和副点火单元相连通的风扇和位于风扇内的驱动器，该驱动器与控制器相电连接。


4.根据权利要求1所述的适用于高排气流量下的低能耗柴油机尾气处理系统，其特征在于：所述三通空气通道依次通过连接通道、控制阀和三通尾气通道与发动机尾气相连接，副三通空气通道依次通过副连接通道、副控制阀和三通尾气通道与发动机尾气相连接，其中控制阀和副控制阀...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐宝华，
申请(专利权)人：宁波楷世环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33