内燃机尾气净化后处理系统的先导加热装置、加热降颗粒物装置以及加热降氮氧化物装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种先导式加热装置。更具体地，涉及一种内燃机尾气净化后处理系统的先导加热装置。
【背景技术】
[0002]目前用于柴油机后处理分别采用两个主要装置:即降颗粒物(DePM)系统和降氮氧化物(DeNOx)系统或者两者的集成，即DePM+DeNOx系统。
[0003]DePM系统通常采用DOC (柴油氧化催化剂)+POC (颗粒物氧化催化剂)、PF (部分流颗粒捕捉器)或DPF(柴油颗粒捕捉器)等催化剂和过滤器的组合。当颗粒物积累到一定程度，这些催化剂过滤装置的组合(以下简称“催化过滤器”)就需要进行再生，即在较高的(再生)温度下将颗粒物氧化掉。这个再生过程可以是自动自发产生的，即被动再生；也可以是按事先约定的某些条件通过控制器来点燃的，即主动再生。当前主动再生技术所采用的通过直接加热发动机排气，比如电加热，或喷射燃料(比如柴油)，来进行加热再生。喷射燃油是目前比较流行的办法，但是增加油耗，系统复杂，成本高，安装困难，难以控制再生温度，最为关键的是燃油喷射系统带来火灾隐患。电加热相对比较安全简便，但是，不仅需要消耗大量电能(导致油耗增加)，而且往往由于大量电能消耗会极大地影响电池使用寿命和汽车供电系统的正常工作，所以很难得到真正的实际应用。
[0004]如今的尿素SCR(选择性还原催化剂)降氮氧化物(DeNOx)系统同样也需要一定的排气温度才能达到一定的NOx转化率。随着政府环保要求逐步提高，对车辆在低载荷低速(比如怠速)状态的NOx排放也要求足够减少。而此时由于SCR载体温度太低，其效率经常满足不了环保法规要求。这就要求进行一定的热控制。除了对发动机本身控制参数可以做相应的调整以外，另外一个有效的办法就是对排气进行后置加热升温。与DePM系统类似，当今的加热技术包括上述的同样的加热方法，也带来了同样的毛病和缺陷。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的一个目的在于是提供一种用于内燃机尾气净化后处理系统的先导式加热装置。本实用新型装置利用一个颗粒物(PM)收集器来收集发动机排气中的颗粒物，在必要时点燃收集器内的颗粒物燃烧，达到加热发动机排气，进而加热整个后处理器的效果O
[0006]本实用新型的另一个目的在于提供一种用于内燃机尾气净化后处理系统的先导式加热方法。本实用新型方法利用少量外来热量点燃柴油机排气中颗粒物(PM)并使其自身燃烧所产生的热量来加热后处理器。
[0007]为达到上述目的，本实用新型采用下述技术方案:
[0008]—种用于内燃机尾气净化后处理系统的先导式加热装置，其示意图如图1所示，在催化剂或催化过滤器1000上游安装有颗粒物收集器200，所述颗粒物收集器200内置点火起燃装置300。其设计特征是确保在催化剂或催化过滤器1000需要加热时，PM收集器200已经收集到足够多的颗粒物。在必要时，可以直接输入热量(比如电加热)或者通过输入某种添加剂(比如柴油、酒精、助燃剂等)产生热量来点燃PM收集器200内的颗粒物燃烧，最终起到对下游催化剂或催化过滤器1000加热升温的作用。
[0009]优选地，所述点火起燃装置300采用电加热方式或喷射添加剂方式起燃；所述颗粒物收集器200为永久固定在封装壳体上的装置。而所述起燃装置300为永久固定装置或者为可拆卸更换的装置。
[0010]优选地，所述点火起燃装置300可以采用电加热方法，比如电阻丝加热(加热棒)、微波加热、感应加热等。
[0011]可选地，所述点火起燃装置300可以通过加注燃料引起升温，比如喷射酒精、柴油、其它低燃点燃料、助燃剂、氧化催化剂等。
[0012]PM收集器200同时还可以起到过滤颗粒物、对排气进行均匀分配，对尿素与空气混合产生良好提升作用。
[0013]优选地，所述催化剂为SCR催化剂或者多种功能催化剂的组合；所述催化过滤器为多种功能催化剂与颗粒过滤器或捕捉器的组合。
[0014]优选地，所述先导式加热装置至少包括封装壳体100、颗粒物收集器200、点火起燃装置300、控制器400、传感器500以及催化剂或催化过滤器1000 ;所述封装壳体100内部靠近进气端安装有颗粒物收集器200，颗粒物收集器200的下游安装有催化剂或催化过滤器1000 ;所述颗粒物收集器200内置点火起燃装置300 ;所述催化剂或催化过滤器1000内置传感器500 ;所述点火起燃装置300和传感器500分别通过导线与壳体外部的控制器400相连接。
[0015]在必要时，控制器400控制点火起燃装置300产生一定的热量首先点燃颗粒物(PM)收集器200内的颗粒物燃烧，释放大量热量，对下游的催化剂或催化过滤器1000进行加热。
[0016]—种用于内燃机尾气净化后处理系统的先导式加热降颗粒物装置(如图2所示)，所述先导式加热降颗粒物装置至少包括封装壳体100、颗粒物收集器200、点火起燃装置300、控制器400、第一温度传感器500和第二温度传感器550、压差传感器600以及催化过滤器1000-1 ;所述封装壳体100内部靠近进气端安装有颗粒物收集器200，颗粒物收集器200的下游安装有催化过滤器1000-1 ;所述颗粒物收集器200内置点火起燃装置300 ;所述催化过滤器1000-1的两端分别安装有第一温度传感器500和第二温度传感器550，用于测量这两端排气温度；所述压差传感器600通过两根通气管620和640分别与催化过滤器1000-1两端排气相连通，用于测量这两端的排气压力差；所述点火起燃装置300、第一温度传感器500、第二温度传感器550和压差传感器600以及可能存在的整车和发动机CAN通讯线路分别通过导线与壳体外部的控制器400相连接。
[0017]在必要时，控制器400控制根据再生控制策略以及从上述各种传感器以及CAN通讯获得的信息启动再生程序，控制点火起燃装置300以少量的热量输入首先点燃颗粒物收集器200内的颗粒物燃烧，释放大量热量，引发下游的催化过滤器1000-1再生过程。
[0018]—种用于内燃机尾气净化后处理系统的先导式加热降氮氧化物装置(如图3所示)，所述先导式加热降氮氧化物装置至少包括封装壳体100、颗粒物收集器200、点火起燃装置300、控制器400、温度传感器500、尿素喷嘴800以及催化剂1000-2 ;所述封装壳体100内部靠近进气端安装有颗粒物收集器200，颗粒物收集器200的下游安装有催化剂1000-2 ;所述颗粒物收集器200内置点火起燃装置300 ;所述催化剂1000-2内置传感器500，用于测量催化剂温度；所述尿素喷嘴800安装在进气管道上，通过尿素喷射管与尿素计量栗相连(图中未显示)；所述点火起燃装置300、传感器500、尿素喷嘴800以及可能存在的整车和发动机CAN通讯线路分别通过导线与壳体外部的控制器400相连接。所述催化剂为SCR催化剂。
[0019]在必要时，控制器400控制根据尿素喷射策略以及从上述各种传感器以及CAN通讯获得的信息启动SCR催化剂1000-2加热程序，控制点火起燃装置300以少量的热量输入首先点燃颗粒物收集器200内的颗粒物燃烧，释放大量热量，使得下游的SCR催化剂加热升温，从而提高SCR催化剂的效率。
[0020]优选地，所述先导式加热降氮氧化物装置还包括氮氧化物传感器900 ;在开环系统中，一个氮氧化物传感器900安装在封装壳体100的出气端；在闭环系统中，两个氮氧化物传感器900分