內(nèi)燃機(jī)尾氣凈化后處理系統(tǒng)的先導(dǎo)加熱裝置、加熱降顆粒物裝置以及加熱降氮氧化物裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種先導(dǎo)式加熱裝置。更具體地，涉及一種內(nèi)燃機(jī)尾氣凈化后處理系統(tǒng)的先導(dǎo)加熱裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前用于柴油機(jī)后處理分別采用兩個(gè)主要裝置:即降顆粒物(DePM)系統(tǒng)和降氮氧化物(DeNOx)系統(tǒng)或者兩者的集成，即DePM+DeNOx系統(tǒng)。
[0003]DePM系統(tǒng)通常采用DOC (柴油氧化催化劑)+POC (顆粒物氧化催化劑)、PF (部分流顆粒捕捉器)或DPF(柴油顆粒捕捉器)等催化劑和過濾器的組合。當(dāng)顆粒物積累到一定程度，這些催化劑過濾裝置的組合(以下簡稱“催化過濾器”)就需要進(jìn)行再生，即在較高的(再生)溫度下將顆粒物氧化掉。這個(gè)再生過程可以是自動(dòng)自發(fā)產(chǎn)生的，即被動(dòng)再生；也可以是按事先約定的某些條件通過控制器來點(diǎn)燃的，即主動(dòng)再生。當(dāng)前主動(dòng)再生技術(shù)所采用的通過直接加熱發(fā)動(dòng)機(jī)排氣，比如電加熱，或噴射燃料(比如柴油)，來進(jìn)行加熱再生。噴射燃油是目前比較流行的辦法，但是增加油耗，系統(tǒng)復(fù)雜，成本高，安裝困難，難以控制再生溫度，最為關(guān)鍵的是燃油噴射系統(tǒng)帶來火災(zāi)隱患。電加熱相對(duì)比較安全簡便，但是，不僅需要消耗大量電能(導(dǎo)致油耗增加)，而且往往由于大量電能消耗會(huì)極大地影響電池使用壽命和汽車供電系統(tǒng)的正常工作，所以很難得到真正的實(shí)際應(yīng)用。
[0004]如今的尿素SCR(選擇性還原催化劑)降氮氧化物(DeNOx)系統(tǒng)同樣也需要一定的排氣溫度才能達(dá)到一定的NOx轉(zhuǎn)化率。隨著政府環(huán)保要求逐步提高，對(duì)車輛在低載荷低速(比如怠速)狀態(tài)的NOx排放也要求足夠減少。而此時(shí)由于SCR載體溫度太低，其效率經(jīng)常滿足不了環(huán)保法規(guī)要求。這就要求進(jìn)行一定的熱控制。除了對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)本身控制參數(shù)可以做相應(yīng)的調(diào)整以外，另外一個(gè)有效的辦法就是對(duì)排氣進(jìn)行后置加熱升溫。與DePM系統(tǒng)類似，當(dāng)今的加熱技術(shù)包括上述的同樣的加熱方法，也帶來了同樣的毛病和缺陷。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的一個(gè)目的在于是提供一種用于內(nèi)燃機(jī)尾氣凈化后處理系統(tǒng)的先導(dǎo)式加熱裝置。本實(shí)用新型裝置利用一個(gè)顆粒物(PM)收集器來收集發(fā)動(dòng)機(jī)排氣中的顆粒物，在必要時(shí)點(diǎn)燃收集器內(nèi)的顆粒物燃燒，達(dá)到加熱發(fā)動(dòng)機(jī)排氣，進(jìn)而加熱整個(gè)后處理器的效果O
[0006]本實(shí)用新型的另一個(gè)目的在于提供一種用于內(nèi)燃機(jī)尾氣凈化后處理系統(tǒng)的先導(dǎo)式加熱方法。本實(shí)用新型方法利用少量外來熱量點(diǎn)燃柴油機(jī)排氣中顆粒物(PM)并使其自身燃燒所產(chǎn)生的熱量來加熱后處理器。
[0007]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用下述技術(shù)方案:
[0008]—種用于內(nèi)燃機(jī)尾氣凈化后處理系統(tǒng)的先導(dǎo)式加熱裝置，其示意圖如圖1所示，在催化劑或催化過濾器1000上游安裝有顆粒物收集器200，所述顆粒物收集器200內(nèi)置點(diǎn)火起燃裝置300。其設(shè)計(jì)特征是確保在催化劑或催化過濾器1000需要加熱時(shí)，PM收集器200已經(jīng)收集到足夠多的顆粒物。在必要時(shí)，可以直接輸入熱量(比如電加熱)或者通過輸入某種添加劑(比如柴油、酒精、助燃劑等)產(chǎn)生熱量來點(diǎn)燃PM收集器200內(nèi)的顆粒物燃燒，最終起到對(duì)下游催化劑或催化過濾器1000加熱升溫的作用。
[0009]優(yōu)選地，所述點(diǎn)火起燃裝置300采用電加熱方式或噴射添加劑方式起燃；所述顆粒物收集器200為永久固定在封裝殼體上的裝置。而所述起燃裝置300為永久固定裝置或者為可拆卸更換的裝置。
[0010]優(yōu)選地，所述點(diǎn)火起燃裝置300可以采用電加熱方法，比如電阻絲加熱(加熱棒)、微波加熱、感應(yīng)加熱等。
[0011]可選地，所述點(diǎn)火起燃裝置300可以通過加注燃料引起升溫，比如噴射酒精、柴油、其它低燃點(diǎn)燃料、助燃劑、氧化催化劑等。
[0012]PM收集器200同時(shí)還可以起到過濾顆粒物、對(duì)排氣進(jìn)行均勻分配，對(duì)尿素與空氣混合產(chǎn)生良好提升作用。
[0013]優(yōu)選地，所述催化劑為SCR催化劑或者多種功能催化劑的組合；所述催化過濾器為多種功能催化劑與顆粒過濾器或捕捉器的組合。
[0014]優(yōu)選地，所述先導(dǎo)式加熱裝置至少包括封裝殼體100、顆粒物收集器200、點(diǎn)火起燃裝置300、控制器400、傳感器500以及催化劑或催化過濾器1000 ;所述封裝殼體100內(nèi)部靠近進(jìn)氣端安裝有顆粒物收集器200，顆粒物收集器200的下游安裝有催化劑或催化過濾器1000 ;所述顆粒物收集器200內(nèi)置點(diǎn)火起燃裝置300 ;所述催化劑或催化過濾器1000內(nèi)置傳感器500 ;所述點(diǎn)火起燃裝置300和傳感器500分別通過導(dǎo)線與殼體外部的控制器400相連接。
[0015]在必要時(shí)，控制器400控制點(diǎn)火起燃裝置300產(chǎn)生一定的熱量首先點(diǎn)燃顆粒物(PM)收集器200內(nèi)的顆粒物燃燒，釋放大量熱量，對(duì)下游的催化劑或催化過濾器1000進(jìn)行加熱。
[0016]—種用于內(nèi)燃機(jī)尾氣凈化后處理系統(tǒng)的先導(dǎo)式加熱降顆粒物裝置(如圖2所示)，所述先導(dǎo)式加熱降顆粒物裝置至少包括封裝殼體100、顆粒物收集器200、點(diǎn)火起燃裝置300、控制器400、第一溫度傳感器500和第二溫度傳感器550、壓差傳感器600以及催化過濾器1000-1 ;所述封裝殼體100內(nèi)部靠近進(jìn)氣端安裝有顆粒物收集器200，顆粒物收集器200的下游安裝有催化過濾器1000-1 ;所述顆粒物收集器200內(nèi)置點(diǎn)火起燃裝置300 ;所述催化過濾器1000-1的兩端分別安裝有第一溫度傳感器500和第二溫度傳感器550，用于測量這兩端排氣溫度；所述壓差傳感器600通過兩根通氣管620和640分別與催化過濾器1000-1兩端排氣相連通，用于測量這兩端的排氣壓力差；所述點(diǎn)火起燃裝置300、第一溫度傳感器500、第二溫度傳感器550和壓差傳感器600以及可能存在的整車和發(fā)動(dòng)機(jī)CAN通訊線路分別通過導(dǎo)線與殼體外部的控制器400相連接。
[0017]在必要時(shí)，控制器400控制根據(jù)再生控制策略以及從上述各種傳感器以及CAN通訊獲得的信息啟動(dòng)再生程序，控制點(diǎn)火起燃裝置300以少量的熱量輸入首先點(diǎn)燃顆粒物收集器200內(nèi)的顆粒物燃燒，釋放大量熱量，引發(fā)下游的催化過濾器1000-1再生過程。
[0018]—種用于內(nèi)燃機(jī)尾氣凈化后處理系統(tǒng)的先導(dǎo)式加熱降氮氧化物裝置(如圖3所示)，所述先導(dǎo)式加熱降氮氧化物裝置至少包括封裝殼體100、顆粒物收集器200、點(diǎn)火起燃裝置300、控制器400、溫度傳感器500、尿素噴嘴800以及催化劑1000-2 ;所述封裝殼體100內(nèi)部靠近進(jìn)氣端安裝有顆粒物收集器200，顆粒物收集器200的下游安裝有催化劑1000-2 ;所述顆粒物收集器200內(nèi)置點(diǎn)火起燃裝置300 ;所述催化劑1000-2內(nèi)置傳感器500，用于測量催化劑溫度；所述尿素噴嘴800安裝在進(jìn)氣管道上，通過尿素噴射管與尿素計(jì)量栗相連(圖中未顯示)；所述點(diǎn)火起燃裝置300、傳感器500、尿素噴嘴800以及可能存在的整車和發(fā)動(dòng)機(jī)CAN通訊線路分別通過導(dǎo)線與殼體外部的控制器400相連接。所述催化劑為SCR催化劑。
[0019]在必要時(shí)，控制器400控制根據(jù)尿素噴射策略以及從上述各種傳感器以及CAN通訊獲得的信息啟動(dòng)SCR催化劑1000-2加熱程序，控制點(diǎn)火起燃裝置300以少量的熱量輸入首先點(diǎn)燃顆粒物收集器200內(nèi)的顆粒物燃燒，釋放大量熱量，使得下游的SCR催化劑加熱升溫，從而提高SCR催化劑的效率。
[0020]優(yōu)選地，所述先導(dǎo)式加熱降氮氧化物裝置還包括氮氧化物傳感器900 ;在開環(huán)系統(tǒng)中，一個(gè)氮氧化物傳感器900安裝在封裝殼體100的出氣端；在閉環(huán)系統(tǒng)中，兩個(gè)氮氧化物傳感器900分