单片机连 接开关继电器进行通断控制，过热保护器安装在磁控管的表面用于防止溫度过热，磁控管 伸入到微波谐振腔的前部腔中。
[0039] 本实用新型的双腔体壁流式陶瓷过滤体模块：采用双腔式再生腔体，当其中一个 捕集器前后压差过大影响发动机性能时，通过切换阀将尾气通入另一只腔体，再对原有腔 体进行微波加热。
[0040] 本实用新型的微波加热再生模块：采用微波加热再生的方式，可W实现就地生热 内外同热，不需要传热过程，瞬时可达到高溫。微波12在过滤体内形成空间分布的热源，对 沉积在过滤体上的对微波12具有极强吸收能力的微粒进行加热，使碳烟微粒吸热燃烧。
[0041]本实用新型的二次空气补给模块：由于颗粒燃烧需要消耗大量氧气，往往会使得 颗粒物中的碳烟不完全燃烧生成CO等二次污染气体，从而在再生过程中增大对环境的危 害。同时，由于颗粒捕集器内的颗粒物无法充分燃烧，缺氧状态也会对再生效率造成影响。
[0042] 本实用新型加入了二次空气补给模块，在颗粒捕集器前段安装一个小型气累，并 通过切换阀控制其开闭。通过实验确定在不同工况、不同溫度条件下通入二次空气的最佳 流量，在再生过程中通入合适的二次空气，帮助颗粒捕集高效再生，且减少再生过程中二次 污染物的排放。
[0043] 本实用新型的实施例如下：
[0044] 具体实施中，本实用新型优选的过滤体采用壁流式堇青石过滤体。堇青石对微波 基本呈透明状态，过滤体中沉积的微粒是微波选择加热的主要对象。由于过滤体本身不吸 收微波，随着再生的进行，前端微粒燃烧，微波加热区域逐渐向后推移，运样就可W基本保 证整个过滤体上沉积的微粒都能得到很好的加热。
[0045] 如图5所示，本实用新型中，为了解决解决尾气污染磁控管问题，伸入到微波谐振 腔的前部腔内的磁控管上装有石英保护罩8,将磁控管与高溫排气相隔离的作用，防止高溫 排气对磁控管造成损害，使磁控管无法正常工作。一方面磁控管输出窗与载体外壳空腔隔 离，另一方面，由于石英材质的损耗角极小，微波可W无损耗的通过石英玻璃罩，尾气中附 着在石英罩上的碳粒，在微波作用下自动燃烧。为了解决磁控管受热溫度过高问题，磁控管 与微波谐振腔连接安装处设有微波隔热环9,由于该环为金属材质，可保证不会造成微波泄 漏；重要的是，将此环置于腔体平台和磁控管之间，可在二者之间形成空气冷却层，减少从 腔体向磁控管的热量传递，从而更好地保护磁控管；为了解决微波防泄漏问题，第一微波谐 振腔4和第二微波谐振腔6两端的端口处均设有微波截止板10 -方面保证微波只在圆柱 形腔内谐振，不向外福射；另一方面不妨碍尾气顺利通过过滤装置。微波防泄漏检测结果见 附件心
[0046] 由于双腔式结构的工作过程是两个单腔式结构的循环，其捕集及再生特点与单腔 体相同，实验过程中实施例选用了单腔体模型测得相关数据。
[0047] 1、过滤体捕集效率测定
[0048] 实验过程中使用发动机型号为S环290F风冷系列柴油机，排气量为1. 14化， 标定功率为12KW。过滤体选用深圳速美公司生产的壁流式蜂窝陶瓷过滤体，尺寸为 巫144152. 2mm，堆密度为1.化g/l，孔容为0. 52ml/g。
[0049] 采用盛世牌SV-5Y型不透光式烟度仪测量颗粒捕集器入口和出口的尾气烟度。保 持柴油机在2400r/min，90%负荷工况下运行，待工况稳定后，测得进出口的烟度值并计算 过滤效率。
[0050] 表2过滤体捕集效率测量实验结果
[0052] 实验结论：由上表可W得出，过滤体捕集效率可达90. 47%且较稳定。
[0053] 2、过滤体再生效率测定
[0054] 微波再生装置连接到柴油机的排气管，使用CYG1200系列通用型压阻式差压变送 器检测过滤体前后的背压变化，背压达到设定值6. 4kpa时开始再生。此时切换流道通入流 量为0.化g/min的二次空气。再生过程中通过测定再生前后的过滤体质量变化来计算再生 效率及再生所需时间。 阳化5] 如图7中，左右侧的黑色曲线分别表示过滤体初次捕集的背压变化和初次再生的 碳烟质量变化，左右侧的红色曲线分别表明经过再生40次后的过滤体再次进行捕集的背 压变化和碳烟质量变化，说明过滤体经过再生后过滤效果基本不变，且再生效率较高且随 使用次数增多变化很小。
[0056] 本装置中，微波发生器功率为700W，预计运行过程中每3. 6小时再生一次，加热十 分钟即可完成再生。实验设计转速对应车速为lOOkm/h，故可W计算得微波加热所耗电量 为0. 035kwh/百公里。现有柴油机效率为40%左右，可计算得使用本装置每百公里增加耗 油量约为0.OIL。柴油车满载行驶的耗油量约为每百公里20L使用本装置相当于油耗增加 了 0. 05%，具有较好的经济性。本实用新型装置设计使用寿命为150000公里，单套制作成 本约为2175元，若批量生产，预计可将成本降为1500元左右，相比现有国四柴油货车每辆 2万元左右的环保改造成本，价格较低，便于推广。
[0057] 通过结果测定发现，本实用新型能在全车耗油量增加0. 05%左右的低能耗条件 下，实现机外90. 47%的微粒捕集效率。若在全国472. 5万辆国=及其之前的标准的柴油车 上加装本装置，可实现每年减排PM的37. 12万吨，可使机动车颗粒物排放总量下降60. 7 %， 可见具有突出显著的节能技术效果。
【主权项】
1. 一种基于微波加热再生技术的双腔体式柴油机尾气颗粒捕集器，其特征在于：包括 双腔体壁流式陶瓷过滤器模块、微波加热再生模块和二次空气补给模块，二次空气补给模 块接入二次空气，二次空气补给模块输出端与汽车尾气一起经管路连接双腔体壁流式陶瓷 过滤器模块，双腔体壁流式陶瓷过滤器模块设有微波加热再生模块。2. 根据权利要求1所述的一种基于微波加热再生技术的双腔体式柴油机尾气颗粒捕 集器，其特征在于：所述的二次空气补给模块包括带有空气磁控切换阀（2)的二次空气输 入管路，双腔体壁流式陶瓷过滤器模块包括两个微波谐振腔，微波加热再生模块包括微波 发生器；尾气磁控切换阀（1)的输入端接汽车尾气，空气磁控切换阀（2)的输入端接二次空 气，尾气磁控切换阀（1)的输出端和空气磁控切换阀（2)的输出端均分为两路分别连接到 第一微波谐振腔（4)和第二微波谐振腔(6)，第一微波谐振腔（4)和第二微波谐振腔（6)的 中部均设有过滤体（11)，过滤体（11)将微波谐振腔分为前部腔和后部腔，第一微波谐振腔 (4)和第二微波谐振腔(6)的前部腔分别设有结构相同的第一微波发生器（3)和第二微波 发生器（5);汽车尾气经尾气磁控切换阀（1)从两路管路中选择一路进入微波谐振腔，二次 空气经空气磁控切换阀（2)从两路管路中选择与汽车尾气相反的一路进入微波谐振腔。3. 根据权利要求2所述的一种基于微波加热再生技术的双腔体式柴油机尾气颗粒捕 集器，其特征在于：所述的第一微波发生器（3)或者第二微波发生器（5)包括包括高压电 容、高压变压器、功率调节器、开关继电器、过热保护器、磁控管以及用于散热的风扇电机， 市电依次经功率调节器、过热保护器、开关继电器、高压变压器连接磁控管，高压变压器连 接有高压电容，单片机连接开关继电器进行通断控制，过热保护器安装在磁控管的表面用 于防止温度过热，磁控管伸入到微波谐振腔的前部腔中。4. 根据权利要求2所述的一种基于微波加热再生技术的双腔体式柴油机尾气颗粒捕 集器，其特征在于：所述的过滤体采用壁流式堇青石过滤体。5. 根据权利要求3所述的一种基于微波加热再生技术的双腔体式柴油机尾气颗粒捕 集器，其特征在于：所述伸入到微波谐振腔的前部腔内的磁控管上装有用于防尘的石英保 护罩（8)。6. 根据权利要求3所述的一种基于微波加热再生技术的双腔体式柴油机尾气颗粒捕 集器，其特征在于：所述的磁控管与微波谐振腔连接安装处设有微波隔热环（9)。7. 根据权利要求3所述的一种基于微波加热再生技术的双腔体式柴油机尾气颗粒捕 集器，其特征在于：所述的第一微波谐振腔（4)和第二微波谐振腔（6)两端的端口处均设有 微波截止板（10)。
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于微波加热再生技术的双腔体式柴油机尾气颗粒捕集器。尾气磁控切换阀的输入端接汽车尾气，空气磁控切换阀的输入端接二次空气，尾气磁控切换阀的输出端和空气磁控切换阀的输出端均分为两路分别连接到第一、第二微波谐振腔，第一、第二微波谐振腔的中部均设有过滤体，过滤体将微波谐振腔分为前部腔和后部腔，第一、第二微波谐振腔的前部腔分别设有结构相同的第一、第二微波发生器。本实用新型利用微波加热燃烧和双腔体式方式解决颗粒捕集器的再生问题，实现低功耗高效再生，提高再生过程中的捕集效率和使用寿命，使得颗粒捕集装置能在较低再生成本下长期高效的运行，从而达到减少颗粒物排放的效果。
【IPC分类】F01N3/029, F01N3/022, F01N3/028, F01N3/032
【公开号】CN205064044
【申请号】CN201520726411
【发明人】罗坤, 许盛涛, 周星辰, 钱振天, 熊儒成, 戴凯奇, 汪逸, 段彦昭
【申请人】浙江大学
【公开日】2016年3月2日
【申请日】2015年9月18日