專利名稱：基于相變材料的發(fā)動(dòng)機(jī)后處理器入口溫度控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬發(fā)動(dòng)機(jī)排氣后處理及發(fā)動(dòng)機(jī)余熱利用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及相變材料通過(guò)相變吸收或放出熱量，并對(duì)后處理器入口溫度控制的裝置。
背景技術(shù)：
隨著汽車尾氣污染的日益嚴(yán)重，汽車尾氣排放法規(guī)也越來(lái)越嚴(yán)格。發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)內(nèi)凈化已經(jīng)滿足不了嚴(yán)格的法規(guī)，則采用機(jī)內(nèi)凈化和后處理器結(jié)合的技術(shù)路線，才能達(dá)到更為嚴(yán)格的法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)。然而，現(xiàn)有的后處理技術(shù)有選擇性催化還原(SCR)后處理系統(tǒng)、顆粒捕集(DPF) 后處理系統(tǒng)、氧化型催化轉(zhuǎn)化器(DOC)和顆粒氧化催化轉(zhuǎn)化器(POC)等，這些后處理技術(shù)都需要在一定范圍的溫度窗口內(nèi)才能起到最佳效果，例，SCR的還原劑之一尿素在250°C 400°C溫度范圍內(nèi)分解為(NH3)的效率為85%以上，同時(shí)催化劑也能起到最佳的催化效果； 再如，DPF再生需要550°C以上的溫度。但在常規(guī)的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用中，排放溫度經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)過(guò)高或過(guò)低的情況。相變材料具有特定的相變點(diǎn)，在該溫度附近可以利用相變吸收或放出大量的熱量并維持近乎恒定的溫度。可見(jiàn)，利用相變材料一方面可以在排溫很高的情況利用吸熱降低后處理器入口溫度，另一方面也可以在排溫比較低的時(shí)候放熱提升后處理器入口溫度，從而使后處理入口溫度維持在理想的溫度窗口內(nèi)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種帶有相變換熱器的U型排氣管旁路，能根據(jù)主排氣管內(nèi)的廢氣溫度和相變器的功能，使通過(guò)U型排氣管內(nèi)的廢氣與主排氣管內(nèi)的廢氣混合，混合廢氣溫度可達(dá)到理想的溫度范圍，并解決主排氣管內(nèi)的環(huán)境溫度過(guò)高或過(guò)低的問(wèn)題。本實(shí)用新型由發(fā)動(dòng)機(jī)1、比例控制閥2、相變換熱器3、溫度傳感器II 4、U型排氣管5、混合器6、后處理器7、溫度傳感器1118、控制模塊9、主排氣管10、溫度傳感器I 11組成，其中發(fā)動(dòng)機(jī)1的主排氣管10經(jīng)混合器6與后處理器7連接；U型排氣管5的進(jìn)氣管和出氣管之間接有相變換熱器3 ;U型排氣管5中進(jìn)氣管的進(jìn)氣口和出氣管的出氣口反向設(shè)置，并置于混合器6前的主排氣管10內(nèi)，進(jìn)氣管和出氣管與主排氣管10接觸的部分密封固接；U型排氣管5中進(jìn)氣管的進(jìn)氣口朝向與主排氣管10內(nèi)廢氣的流動(dòng)方向相反；U型排氣管5中出氣管的出氣口朝向與主排氣管10內(nèi)廢氣的流動(dòng)方向相同；U型排氣管5的進(jìn)氣管上裝有與控制模塊9連接的比例控制閥2;溫度傳感器I 11、溫度傳感器II 4和溫度傳感器III8 —端分別固接于主排氣管10入口端、相變換熱器3和主排氣管10出口端；溫度傳感器I 11、溫度傳感器II 4和溫度傳感器III8另一端均與控制模塊9連接。溫度傳感器II 4其探頭端的感溫元件置于相變換熱器3內(nèi)的相變材料上?；旌掀?可根據(jù)公式法則集成到主排氣管10上。[0009]為降低U型排氣管5對(duì)排氣流動(dòng)的干擾和阻礙，U型排氣管5中彎曲部分可采用流線型設(shè)計(jì)。U型排氣管5的進(jìn)氣管采用皮托管式設(shè)計(jì)，可使排氣順暢地流入U(xiǎn)型排氣管5 ；U型排氣管5的出氣管采用皮托管式設(shè)計(jì)，可加快U型排氣管5中排氣與主排氣管10中排氣均勻混合?；旌掀?對(duì)U型排氣管5中廢氣與主排氣管10中廢氣完全地均勻混合起到一定作用，并且使混合廢氣的溫度能夠均勻。在本實(shí)用新型中，基于相變材料的發(fā)動(dòng)機(jī)后處理器入口溫度控制裝置的結(jié)構(gòu)尺寸可根據(jù)實(shí)際情況決定，此裝置中無(wú)需裝有其它溫度傳感器。本實(shí)用新型的原理是當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)1運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，控制模塊9對(duì)比例控制閥2的開(kāi)度進(jìn)行調(diào)節(jié)，讓一部分排氣進(jìn)入U(xiǎn)型排氣管5，相變換熱器3利用相變材料的相變特性，對(duì)排氣吸收或放出大量熱量，使U型排氣管5中排氣與主排氣管10中排氣混合，從而使后處理器7入口溫度維持在理想的溫度窗口內(nèi)。本實(shí)用新型的有益效果在于能解決主排氣管內(nèi)的環(huán)境溫度過(guò)高或過(guò)低的問(wèn)題， 可將主排氣管中的環(huán)境控制在理想溫度范圍內(nèi)，使后處理器發(fā)揮出最佳效果，實(shí)現(xiàn)排氣廢熱能源的回收和利用。

圖1是基于相變材料的發(fā)動(dòng)機(jī)后處理器入口溫度控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖其中1.發(fā)動(dòng)機(jī)2.比例控制閥3.相變換熱器4.溫度傳感器II 5. U型排氣管 6.混合器7.后處理器8.溫度傳感器III 9.控制模塊10.主排氣管11.溫度傳感器 ITa-溫度傳感器I所測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣溫度；Tb-溫度傳感器II所測(cè)量相變換熱器中相變材料的溫度；Te-溫度傳感器III所測(cè)量后處理器入口的溫度。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型由發(fā)動(dòng)機(jī)1、比例控制閥2、相變換熱器3、溫度傳感器II 4、U型排氣管5、混合器6、后處理器7、溫度傳感器1118、控制模塊9、主排氣管10、溫度傳感器I 11組成，其中發(fā)動(dòng)機(jī)1的主排氣管10經(jīng)混合器6與后處理器7連接；U型排氣管5的進(jìn)氣管和出氣管之間接有相變換熱器3 ;U型排氣管5中進(jìn)氣管的進(jìn)氣口和出氣管的出氣口反向設(shè)置，并置于混合器6前的主排氣管10內(nèi)，進(jìn)氣管和出氣管與主排氣管10接觸的部分密封固接；U型排氣管5中進(jìn)氣管的進(jìn)氣口朝向與主排氣管10內(nèi)廢氣的流動(dòng)方向相反；U型排氣管5中出氣管的出氣口朝向與主排氣管10內(nèi)廢氣的流動(dòng)方向相同；U型排氣管5的進(jìn)氣管上裝有與控制模塊9連接的比例控制閥2;溫度傳感器I 11、溫度傳感器II 4和溫度傳感器III8 —端分別固接于主排氣管10入口端、相變換熱器3和主排氣管10出口端；溫度傳感器I 11、溫度傳感器II 4和溫度傳感器III8另一端均與控制模塊9連接。溫度傳感器II 4其探頭端的感溫元件置于相變換熱器3內(nèi)的相變材料上，可比較相變材料和排氣的溫度，更精確地操控比例控制閥2。
以下結(jié)合附圖1對(duì)本實(shí)用新型的操作使用進(jìn)行簡(jiǎn)單說(shuō)明發(fā)動(dòng)機(jī)1運(yùn)轉(zhuǎn)后，溫度傳感器I 11可測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)1的排氣溫度Ta，溫度傳感器II4可測(cè)量相變換熱器3中相變材料的溫度TB，溫度傳感器III8可測(cè)量后處理器7入口的溫度T。，并將TA、Tb和T。傳送給控制模塊9。 當(dāng)溫度傳感器II 11測(cè)得發(fā)動(dòng)機(jī)1的排氣溫度Ta過(guò)高或過(guò)低時(shí)，通過(guò)控制模塊9 對(duì)TA、TB、Tc和理想溫度范圍的極值之間進(jìn)行特定的邏輯算法，從而控制模塊9將調(diào)節(jié)比例控制閥2的開(kāi)度，相變換熱器3利用相變材料的相變特性，對(duì)排氣吸收或放出大量熱量，使流過(guò)的排氣降低或升高溫度，待U型排氣管5中廢氣與主排氣管10中廢氣混合后，溫度傳感器II18可確定T。是否在后處理器7入口理想溫度窗口內(nèi)，如果T。在后處理器7入口理想溫度窗口內(nèi)，則停止調(diào)節(jié)比例控制閥2 ；否則，控制模塊9根據(jù)反饋的溫度值再次進(jìn)行特定的邏輯算法，繼續(xù)調(diào)節(jié)比例控制閥2的開(kāi)度，使混合排氣的溫度維持在后處理器7入口理想溫度窗口內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種基于相變材料的發(fā)動(dòng)機(jī)后處理器入口溫度控制裝置，由發(fā)動(dòng)機(jī)(1)、比例控制閥(2)、相變換熱器(3)、溫度傳感器II (4)、U型排氣管(5)、混合器(6)、后處理器(7)、溫度傳感器III (8)、控制模塊(9)、主排氣管(10)、溫度傳感器I (11)組成，其特征在于發(fā)動(dòng)機(jī)(1)的主排氣管(10)經(jīng)混合器(6)與后處理器(7)連接；U型排氣管(5)的進(jìn)氣管和出氣管之間接有相變換熱器(3) ；U型排氣管(5)中進(jìn)氣管的進(jìn)氣口和出氣管的出氣口反向設(shè)置，并置于混合器(6)前的主排氣管(10)內(nèi)，進(jìn)氣管和出氣管與主排氣管(10)接觸的部分密封固接，U型排氣管(5)中進(jìn)氣管的進(jìn)氣口朝向與主排氣管(10)內(nèi)廢氣的流動(dòng)方向相反； U型排氣管(5)中出氣管的出氣口朝向與主排氣管(10)內(nèi)廢氣的流動(dòng)方向相同；U型排氣管(5)的進(jìn)氣管上裝有與控制模塊(9)連接的比例控制閥(2)；溫度傳感器I (11)、溫度傳感器11(4)和溫度傳感器111(8) —端分別固接于主排氣管(10)入口端、相變換熱器(3) 和主排氣管(10)出口端；溫度傳感器I (11)、溫度傳感器II (4)和溫度傳感器III (8)另一端均與控制模塊(9)連接。
2.按權(quán)利要求1所述的基于相變材料的發(fā)動(dòng)機(jī)后處理器入口溫度控制裝置，其特征在于所述的溫度傳感器II (4)其探頭端的感溫元件置于相變換熱器(3)內(nèi)的相變材料上。
3.按權(quán)利要求1所述的基于相變材料的發(fā)動(dòng)機(jī)后處理器入口溫度控制裝置，其特征在于所述的混合器(6)可集成到主排氣管(10)上。
專利摘要基于相變材料的發(fā)動(dòng)機(jī)后處理器入口溫度控制裝置屬發(fā)動(dòng)機(jī)排氣后處理及發(fā)動(dòng)機(jī)余熱利用技術(shù)領(lǐng)域，本實(shí)用新型中U型排氣管的進(jìn)氣管和出氣管之間接有相變換熱器；U型排氣管(5)中進(jìn)氣管的進(jìn)氣口和出氣管的出氣口置于混合器前的主排氣管內(nèi)；U型排氣管(5)中進(jìn)氣管的進(jìn)氣口朝向與主排氣管內(nèi)廢氣的流動(dòng)方向相反；其出氣管的出氣口朝向與主排氣管內(nèi)廢氣的流動(dòng)方向相同；U型排氣管的進(jìn)氣管上裝有與控制模塊連接的比例控制閥；三個(gè)溫度傳感器一端分別固接于主排氣管入口端、相變換熱器和主排氣管出口端；三個(gè)溫度傳感器另一端均與控制模塊連接。本實(shí)用新型能將主排氣管中的環(huán)境控制在理想溫度范圍內(nèi)，使后處理器發(fā)揮出最佳效果，實(shí)現(xiàn)排氣廢熱能源回收利用。
文檔編號(hào)F01N9/00GK201991595SQ20112008564
公開(kāi)日2011年9月28日 申請(qǐng)日期2011年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月29日
發(fā)明者史青洲, 姜北平, 朱曉云, 李小平, 韓永強(qiáng) 申請(qǐng)人:吉林大學(xué)