內(nèi)燃機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]目前用于柴油機后處理分別采用兩個主要裝置: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”)就需要進行再生，即在較高的(再生)溫度下將顆粒物氧化掉。這個再生過程可以是自動自發(fā)產(chǎn)生的，即被動再生；也可以是按事先約定的某些條件通過控制器來點燃的，即主動再生。當(dāng)前主動再生技術(shù)所采用的通過直接加熱發(fā)動機排氣，比如電加熱，或噴射燃料(比如柴油)，來進行加熱再生。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到一定的NOx轉(zhuǎn)化率。隨著政府環(huán)保要求逐步提高，對車輛在低載荷低速(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。這就要求進行一定的熱控制。除了對發(fā)動機本身控制參數(shù)可以做相應(yīng)的調(diào)整以外，另外一個有效的辦法就是對排氣進行后置加熱升溫。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。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型的一個目的在于是提供一種用于內(nèi)燃機尾氣凈化后處理系統(tǒng)的先導(dǎo)式加熱裝置。本實用新型裝置利用一個顆粒物(PM)收集器來收集發(fā)動機排氣中的顆粒物，在必要時點燃收集器內(nèi)的顆粒物燃燒，達到加熱發(fā)動機排氣，進而加熱整個后處理器的效果O
[0006]本實用新型的另一個目的在于提供一種用于內(nèi)燃機尾氣凈化后處理系統(tǒng)的先導(dǎo)式加熱方法。本實用新型方法利用少量外來熱量點燃柴油機排氣中顆粒物(PM)并使其自身燃燒所產(chǎn)生的熱量來加熱后處理器。
[0007]為達到上述目的，本實用新型采用下述技術(shù)方案:
[0008]—種用于內(nèi)燃機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)置點火起燃裝置300。其設(shè)計特征是確保在催化劑或催化過濾器1000需要加熱時，PM收集器200已經(jīng)收集到足夠多的顆粒物。在必要時，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)生熱量來點燃PM收集器200內(nèi)的顆粒物燃燒，最終起到對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、其它低燃點燃料、助燃劑、氧化催化劑等。
[0012]PM收集器200同時還可以起到過濾顆粒物、對排氣進行均勻分配，對尿素與空氣混合產(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，控制器400控制點火起燃裝置300產(chǎn)生一定的熱量首先點燃顆粒物(PM)收集器200內(nèi)的顆粒物燃燒，釋放大量熱量，對下游的催化劑或催化過濾器1000進行加熱。
[0016]—種用于內(nèi)燃機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)動機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，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再生程序，控制點火起燃裝置300以少量的熱量輸入首先點燃顆粒物收集器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安裝在進氣管道上，通過尿素噴射管與尿素計量栗相連(圖中未顯示)；所述點火起燃裝置300、傳感器500、尿素噴嘴800以及可能存在的整車和發(fā)動機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，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SCR催化劑1000-2加熱程序，控制點火起燃裝置300以少量的熱量輸入首先點燃顆粒物收集器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，兩個氮氧化物傳感器900分