专利名称：一种新型的柴油机微粒捕集装置的制作方法
技术领域：
本申请提出了一种新型的柴油机微粒捕集装置，该装置能够高效快速捕集柴油机 尾气中的微粒(PM)，不使用催化剂，不受柴油含硫量影响，适合我国柴油的燃油品质。该装 置采用高密度金属丝网作为滤芯主体，从而提高了装置的韧性和捕集率。配合一种液化石 油气(LPG)反吹加热装置，可以使捕集后的滤芯内部温度迅速达到80(TC从而使捕集的PM 迅速燃烧，实现再生，特别适合每天固定行驶路线的城市公交车车辆。
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技术背景随着社会的发展和进步，车辆已经成为人们的日常生活中不可缺少的交通运输工 具，特别是上个世纪90年代以来，柴油机在车辆动力中扮演着越来越重要的角色。在中、重 型汽车动力领域，柴油机占有统治的地位，在轻型车动力领域，柴油机以其良好的经济性也 在不断扩大其应用范围，而且低油耗、低污染的柴油轿车在全世界都得到迅速地发展。人们 越来越认识到采用柴油机动力在减少燃油消耗和降低二氧化碳排放等方面的优势。但是， 另一方面，柴油机的混合气形成和采用扩散燃烧方式决定了不可避免地产生PM的排放，因 此以柴油为燃料的卡车和城市公交车排出的黑烟已成为城市大气环境的主要污染源之一。 由于柴油机氮氧化物(N0X)与PM之间的Trade-off关系，因此针对柴油机的两大 污染物的净化处理出现了两种技术路线。欧洲多采用在机内降低PM，然后在机外加装选择 性催化还原(SCR)后处理装置净化N0x。美国、日本则采用在缸内降低NOx，然后在机外加装 柴油机微粒捕集装置(DPF)来净化PM。由于美、日等国家柴油含硫量很低，因此可以采用含 催化剂涂层的壁流式DPF以降低PM的燃烧温度实现DPF的连续再生。而我国目前除北京、 上海、广州等少数大城市之外，其它大部分城市和地区供应的柴油的硫含量严重超标，一直 困扰和限制了我国国III排放法规的真正实施，更无法使用含催化剂的DPF。 检索表明目前国内报道的种种的袋式消烟器和采用陶瓷滤芯的DPF等都还存在 种种不足，而且国内市场上还没有见到真正投产使用的这些DPF产品。为此，本申请提了一 种新型的柴油机微粒捕集装置(DPF)，它采用高密度金属丝网作为捕集滤芯，配合一种加热 装置实现再生，保证连续工作。
3.
发明内容本实用新型提出一种柴油机微粒捕集装置，用于降低柴油机尾气排放中PM的含 量。该装置与柴油机排气管连接，由壳体、滤芯、滤芯夹持装置、废气流通管、废气旁通管、再 生送风管组成。 滤芯由金属丝网制成筒状，并且沿滤芯径向由内而外的金属丝网目数与孔隙率逐 渐改变。滤芯由滤芯夹持装置夹持置于壳体内。 废气流通管前端与柴油机排气管相连接，后端与滤芯中心孔相连接，废气经废气
流通管流入滤芯中心孔，然后由内而外沿滤芯径向流出，在此过程中进行微粒捕集。 再生送风管前端与再生装置连接，后段穿过废气流通通道置于滤芯中心孔内，末端封闭。位于滤芯中心孔内部分的再生送风管管壁四周均匀开有小孔，且孔的直径沿再生 气流流向逐渐增大。由再生装置产生的再生高温气流通过小孔呈辐射状流出，然后由内而 外沿滤芯径向流出。高温气流流经滤芯时，对捕集到得PM进行加热，使其燃烧，燃烧产物由 气流带走，实现DPF再生。 若该捕集装置工作一定时间后，未及时再生，造成滤芯堵塞，排气被压上升后，可 关闭废气流通管，打开废气旁通管，废气经由废气旁通管直接流出。 本实用新型能够高效快速捕集柴油机尾气中的PM，不使用催化剂，不受柴油含硫 量影响，适合我国柴油的燃油品质。且本实用新型采用高密度金属丝网作为滤芯主体，从而 提高了装置的耐久性和捕集率。
4.
图1为微粒捕集装置(DPF)结构图； 附图标记说明 1-滤芯；2_送风管；3_壳体；4_废气流通管；5_滤芯中心孔；6_小孔；7_再生送 风管；8-废气流通管；9_阀门；10-废气流通管；ll-废气旁通管。
5.具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的技术方案作进一步的说明。 图1为本实用新型提出的一种柴油机微粒捕集装置的结构示意图。该装置与柴油 机排气管连接，由壳体(3)、滤芯(1)、滤芯夹持装置(2)、废气流通管(4)、废气流通管(8)、 废气流通管(10)、废气旁通管(11)、再生送风管(7)组成。其中滤芯(1)由滤芯夹持装置 (2)夹持固定在壳体(3)内。废气流通管(4)前端与柴油机排气管道相连，后端与壳体(3) 相连并插入滤芯中心孔(5)内，起支撑滤芯的作用。废气流通管(8)前段与壳体(3)相连， 并插入滤芯中心孔(5)内起支撑滤芯的作用。废气流通管(8)后端通过阀门(9)与废气旁 通管(11)前端相连。废气旁通管(11)后端与废气流通管(10)相连。废气流通管(10)前 端与壳体(3)相连，后端与柴油机排气管道相连。再生送风管(7)前端与再生装置相连，后 段穿过废气流通管(8)插入滤芯中心孔(5)内，后端封闭，并在位于滤芯中心孔(5)内的再 生送风管(7)管壁四周均匀开小孔(6)，且小孔(6)直径沿再生气流流向逐渐增加。 当该装置进行PM捕集时，柴油机废气气流由废气流通管(4)流入滤芯中心孔(5) 内，然后沿滤芯(1)径向由内而外流过滤芯(1)。在此流动过程中，柴油机废气中的PM被 滤芯(1)捕集而附着在滤芯(1)的金属丝表面，柴油机废气气流得到净化；且由于滤芯(1) 相当于多孔介质，具有消声作用，废气气流得到净化的同时，柴油机排气噪声也有下降。净 化后的柴油机废气气流流出滤芯(1)后，通过滤芯(1)与壳体(3)之间的空隙流入废气流 通管(IO)，然后经废气流通管(10)流出。 若该装置连续工作时间过长，而又未得到再生，由于滤芯(1)上附着的PM过多而 使柴油机废气流动阻力增加，造成柴油机排气被压上升超过限值。此时，可打开阀门(9)，使 柴油机废气气流直接通过废气流通管(4)、滤芯中心孔(5)、废气流通管(S)、阀门(9)废气 旁通管(11)、废气流通管(10)流出。虽然此时柴油机废气直接流出，但由于流经滤芯中心 孔(5)，仍有部分气流可沿滤芯(1)径向流出，因此，该装置仍具有消声作用。[0018] 当该装置进行再生时，先关闭阀门(9)，由再生装置产生的高温气流通过再生送风 管(7)上的小孔(6)流入滤芯中心孔(5)。小孔(6)直径沿再生气流流向逐渐增加，有利 于再生高温气流均匀流入滤芯中心孔(5)，提高再生效率。再生高温气流从滤芯中心孔(5) 沿滤芯(1)径向由内而外流过滤芯(1)时，再生高温气流将附着在滤芯(1)金属丝表面上 的PM加热使其燃烧，燃烧产物由再生高温气流带走。滤芯(1)得到再生。再生高温气流流 出滤芯(1)后，通过滤芯(1)与壳体(3)之间的空隙流入废气流通管(IO)，然后经废气流通 管(10)流出。
权利要求一种柴油机微粒捕集装置，包括壳体(3)、滤芯(1)、滤芯夹持装置(2)、废气流通管(4、8、10)、废气旁通管(11)、再生送风管(7)，其特征在于滤芯(1)由滤芯夹持装置(2)夹持置于壳体(3)内；废气流通管(4)前端连接柴油机排气管，后段插入滤芯中心孔(5)内；再生送风管(7)前端与再生装置连接，后段穿过废气流通管(8)插入滤芯中心孔(5)内；废气旁通管(11)前端与废气流通管(8)连接并由阀门(9)隔开，废气旁通管(11)后端与废气流通管(10)连接。
2. 根据权利要求1所述的柴油机微粒捕集装置，其特征在于滤芯(1)结构呈筒状，由 金属丝网制成。
3. 根据权利要求2所述的柴油机微粒捕集装置，其特征在于沿滤芯(1)径向由内而外的金属丝网目数与孔隙率逐渐改变。
4. 根据权利要求1所述的柴油机微粒捕集装置，其特征在于再生送风管(7)直径小于滤芯中心孔(5)直径，末端封闭。
5. 根据权利要求l所述的柴油机微粒捕集装置，其特征在于位于滤芯中心孔(5)内部分的管壁四周均匀开有小孔(e)，小孔(6)的直径沿再生气流流向逐渐增大。
专利摘要本实用新型涉及一种柴油机微粒捕集装置，该装置与柴油机排气管相连，包括壳体、滤芯、滤芯夹持装置、废气流通管、废气旁通管、再生送风管。其特征是滤芯由金属丝网制成筒状，由滤芯夹持装置夹持置于壳体内；废气经废气流通管流入滤芯中心孔内，然后沿滤芯径向由内而外流出，进行微粒捕集并且消声；再生送风管置于滤芯中心孔内，并在管壁上开孔使再生高温气流呈辐射状流入滤芯中心孔，然后沿滤芯径向由内而外流出，进行再生；若该捕集装置工作一定时间后，未及时再生，造成滤芯堵塞，排气被压上升后，可打开废气旁通管，废气直接由废气旁通管流出。
文档编号F01N3/023GK201486625SQ200920017510
公开日2010年5月26日 申请日期2009年1月8日 优先权日2009年1月8日
发明者张勇, 许伯彦, 齐运亮 申请人:许伯彦;张勇;齐运亮