专利名称：基于相变材料的发动机后处理器入口温度控制装置的制作方法
技术领域：
本发明属发动机排气后处理及发动机余热利用技术领域，具体涉及相变材料通过 相变吸收或放出热量，并对后处理器入口温度控制的装置。
背景技术：
随着汽车尾气污染的日益严重，汽车尾气排放法规也越来越严格。发动机的机内 净化已经满足不了严格的法规，则采用机内净化和后处理器结合的技术路线，才能达到更 为严格的法规标准。然而，现有的后处理技术有选择性催化还原(SCR)后处理系统、颗粒捕集(DPF) 后处理系统、氧化型催化转化器(DOC)和颗粒氧化催化转化器(POC)等，这些后处理技术 都需要在一定范围的温度窗口内才能起到最佳效果，例，SCR的还原剂之一尿素在250°C 400°C温度范围内分解为(NH3)的效率为85%以上，同时催化剂也能起到最佳的催化效果； 再如，DPF再生需要550°C以上的温度。但在常规的柴油发动机应用中，排放温度经常会出 现过高或过低的情况。相变材料具有特定的相变点，在该温度附近可以利用相变吸收或放出大量的热量 并维持近乎恒定的温度。可见，利用相变材料一方面可以在排温很高的情况利用吸热降低 后处理器入口温度，另一方面也可以在排温比较低的时候放热提升后处理器入口温度，从 而使后处理入口温度维持在理想的温度窗口内。
发明内容
本发明的目的在于提供一种带有相变换热器的U型排气管旁路，能根据主排气管 内的废气温度和相变器的功能，使通过U型排气管内的废气与主排气管内的废气混合，混 合废气温度可达到理想的温度范围，并解决主排气管内的环境温度过高或过低的问题。本发明由发动机1、比例控制阀2、相变换热器3、温度传感器II 4、U型排气管5、 混合器6、后处理器7、温度传感器1118、控制模块9、主排气管10、温度传感器I 11组成，其 中发动机1的主排气管10经混合器6与后处理器7连接；U型排气管5的进气管和出气管 之间接有相变换热器3 ;U型排气管5中进气管的进气口和出气管的出气口反向设置，并置 于混合器6前的主排气管10内，进气管和出气管与主排气管10接触的部分密封固接；U型 排气管5中进气管的进气口朝向与主排气管10内废气的流动方向相反；U型排气管5中出 气管的出气口朝向与主排气管10内废气的流动方向相同；U型排气管5的进气管上装有与 控制模块9连接的比例控制阀2 ；温度传感器I 11、温度传感器114和温度传感器III8 — 端分别固接于主排气管10入口端、相变换热器3和主排气管10出口端；温度传感器111、 温度传感器Π4和温度传感器III8另一端均与控制模块9连接。温度传感器II 4其探头端的感温元件置于相变换热器3内的相变材料上。混合器6可根据公式法则集成到主排气管10上。为降低U型排气管5对排气流动的干扰和阻碍，U型排气管5中弯曲部分可采用流线型设计。U型排气管5的进气管采用皮托管式设计，可使排气顺畅地流入U型排气管5 ；U型 排气管5的出气管采用皮托管式设计，可加快U型排气管5中排气与主排气管10中排气均 勻混合。混合器6对U型排气管5中废气与主排气管10中废气完全地均勻混合起到一定 作用，并且使混合废气的温度能够均勻。在本发明中，基于相变材料的发动机后处理器入口温度控制装置的结构尺寸可根 据实际情况决定，此装置中无需装有其它温度传感器。本发明的原理是当发动机1运转时，控制模块9对比例控制阀2的开度进行调 节，让一部分排气进入U型排气管5，相变换热器3利用相变材料的相变特性，对排气吸收或 放出大量热量，使U型排气管5中排气与主排气管10中排气混合，从而使后处理器7入口 温度维持在理想的温度窗口内。本发明的有益效果在于能解决主排气管内的环境温度过高或过低的问题，可将 主排气管中的环境控制在理想温度范围内，使后处理器发挥出最佳效果，实现排气废热能 源的回收和利用。
图1是基于相变材料的发动机后处理器入口温度控制装置示意图其中1.发动机2.比例控制阀3.相变换热器4.温度传感器II 5. U型排 气管6.混合器7.后处理器8.温度传感器III 9.控制模块10.主排气管11.温 度传感器ITa-温度传感器I所测量发动机的排气温度；Tb-温度传感器II所测量相变 换热器中相变材料的温度；Te-温度传感器III所测量后处理器入口的温度。
具体实施例方式本发明由发动机1、比例控制阀2、相变换热器3、温度传感器II 4、U型排气管5、 混合器6、后处理器7、温度传感器1118、控制模块9、主排气管10、温度传感器I 11组成，其 中发动机1的主排气管10经混合器6与后处理器7连接；U型排气管5的进气管和出气管 之间接有相变换热器3 ;U型排气管5中进气管的进气口和出气管的出气口反向设置，并置 于混合器6前的主排气管10内，进气管和出气管与主排气管10接触的部分密封固接；U型 排气管5中进气管的进气口朝向与主排气管10内废气的流动方向相反；U型排气管5中出 气管的出气口朝向与主排气管10内废气的流动方向相同；U型排气管5的进气管上装有与 控制模块9连接的比例控制阀2 ；温度传感器I 11、温度传感器114和温度传感器III8 — 端分别固接于主排气管10入口端、相变换热器3和主排气管10出口端；温度传感器111、 温度传感器Π4和温度传感器III8另一端均与控制模块9连接。温度传感器II 4其探头端的感温元件置于相变换热器3内的相变材料上，可比较 相变材料和排气的温度，更精确地操控比例控制阀2。下面结合附图1对本发明的操作使用进行简单说明发动机1运转后，温度传感器I 11可测量发动机1的排气温度Ta，温度传感器114 可测量相变换热器3中相变材料的温度TB，温度传感器III8可测量后处理器7入口的温度Tc,并将TA、TB和TC传送给控制模块9。 当温度传感器IIll测得发动机1的排气温度Ta过高或过低时，通过控制模块9对 TA、TB、Tc和理想温度范围的极值之间进行特定的逻辑算法，从而控制模块9将调节比例控 制阀2的开度，相变换热器3利用相变材料的相变特性，对排气吸收或放出大量热量，使流 过的排气降低或升高温度，待U型排气管5中废气与主排气管10中废气混合后，温度传感 器II18可确定T。是否在后处理器7入口理想温度窗口内，如果T。在后处理器7入口理想 温度窗口内，则停止调节比例控制阀2 ；否则，控制模块9根据反馈的温度值再次进行特定 的逻辑算法，继续调节比例控制阀2的开度，使混合排气的温度维持在后处理器7入口理想 温度窗口内。
权利要求
1.一种基于相变材料的发动机后处理器入口温度控制装置，由发动机(1)、比例控制 阀(2)、相变换热器( 、温度传感器IK4)、U型排气管( 、混合器(6)、后处理器(7)、温 度传感器III (8)、控制模块(9)、主排气管(10)、温度传感器I (11)组成，其特征在于发动 机(1)的主排气管(10)经混合器(6)与后处理器(7)连接；U型排气管(5)的进气管和出 气管之间接有相变换热器(3) ；U型排气管( 中进气管的进气口和出气管的出气口反向设 置，并置于混合器(6)前的主排气管(10)内，进气管和出气管与主排气管(10)接触的部分 密封固接，U型排气管5中进气管的进气口朝向与主排气管(10)内废气的流动方向相反；U 型排气管(5)中出气管的出气口朝向与主排气管(10)内废气的流动方向相同；U型排气管 (5)的进气管上装有与控制模块(9)连接的比例控制阀(2)；温度传感器I (11)、温度传感 器11(4)和温度传感器111(8) —端分别固接于主排气管(10)入口端、相变换热器(3)和 主排气管(10)出口端；温度传感器I (11)、温度传感器II (4)和温度传感器III (8)另一端 均与控制模块(9)连接。
2.按权利要求1所述的基于相变材料的发动机后处理器入口温度控制装置，其特征在 于所述的温度传感器II (4)其探头端的感温元件置于相变换热器(3)内的相变材料上。
3.按权利要求1所述的基于相变材料的发动机后处理器入口温度控制装置，其特征在 于所述的混合器(6)可根据公式法则集成到主排气管(10)上。
全文摘要
基于相变材料的发动机后处理器入口温度控制装置属发动机排气后处理及发动机余热利用技术领域，本发明中U型排气管的进气管和出气管之间接有相变换热器；U型排气管5中进气管的进气口和出气管的出气口置于混合器前的主排气管内；U型排气管5中进气管的进气口朝向与主排气管内废气的流动方向相反；U型排气管中出气管的出气口朝向与主排气管内废气的流动方向相同；U型排气管的进气管上装有与控制模块连接的比例控制阀；三个温度传感器一端分别固接于主排气管入口端、相变换热器和主排气管出口端；三个温度传感器另一端均与控制模块连接。本发明能将主排气管中的环境控制在理想温度范围内，使后处理器发挥出最佳效果，实现排气废热能源回收利用。
文档编号F01N13/08GK102146833SQ201110075729
公开日2011年8月10日 申请日期2011年3月29日 优先权日2011年3月29日
发明者史青洲, 姜北平, 朱晓云, 李小平, 韩永强 申请人:吉林大学