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的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及一种柴油机尾气处理装置，特别是设及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，可用于重型柴油车尾气中的颗粒捕集。
【背景技术】
[0002] 颗粒物（PM)为大气污染物的主要成分之一，而机动车是主要的PM排放源之一。据 中国环保部《2013年机动车污染物防治年报》。全国机动车颗粒物（PM)排放量为59. 4万 吨。其中，汽车排放56.7万吨，占95.5%。柴油机的排放物中主要包括NOx,肥，CO和微粒 物，其中NOx和微粒物的排放量较高，污染较严重。NOx的排放量与汽油机相当，但微粒排放 量则是汽油机的30-60倍。截至2013年底，我国重型柴油货车保有量仅占机动车总保有量 的2. 11 %，但排放的颗粒物占比却达60. 7 %。可见柴油机尾气颗粒物排放日益严重。
[0003] 现有的柴油机颗粒物机外处理方式主要W颗粒捕集器为主，若加装颗粒捕集器却 不提供配套再生装置，随着碳烟微粒在过滤体中的沉积，过滤体逐渐被堵塞，使柴油机排气 系统阻力增大，排气背压增高。当排气背压超过一定值后，柴油机的性能开始明显恶化。因 此要定期清除沉积在陶瓷过滤体中的微粒，使排气阻力降低到正常工作水平，即实现过滤 体的再生。运也是颗粒捕集器能否推广使用的关键难点。
[0004] 现行的再生技术主要有喷油助燃技术、电加热再生技术、反吹再生技术等，而各项 再生技术都有着各自的局限性。造成该装置使用寿命短，效率低，如表1所示： 阳0化]表1现有颗粒捕集器再生方法分析
[0008] 因此，现有颗粒捕集器的主要问题有：再生困难，使用寿命短，捕集效率差，运也是 颗粒捕集器在现阶段无法广泛推广的原因。 【实用新型内容】
[0009] 为了解决【背景技术】中存在的问题，本实用新型提出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，利用微波加热燃烧的方式解决颗粒捕集器的再生问 题，能量利用率达98. 7 %，再生效率达97. 2%，实现低功耗高效再生；通过双腔体式设计提 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。
[0010] 本实用新型的技术方案是：
[0011] 本实用新型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。
[0012] 所述的二次空气补给模块包括带有空气磁控切换阀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微波谐振腔和第二微波谐 振腔，第一微波谐振腔和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，第一微波谐振腔和第二微波谐振腔的前部腔分别设有结构相同的第一微 波发生器和第二微波发生器；汽车尾气经尾气磁控切换阀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。
[0013] 所述的第一微波发生器或者第二微波发生器包括包括高压电容、高压变压器、功 率调节器、开关继电器、过热保护器、磁控管W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溫度过热，磁 控管伸入到微波谐振腔的前部腔中。
[0014] 所述的过滤体采用壁流式堇青石过滤体。
[0015] 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。
[0016] 所述的磁控管与微波谐振腔连接安装处设有微波隔热环。
[0017] 所述的第一微波谐振腔和第二微波谐振腔两端的端口处均设有微波截止板。
[0018] 随着柴油机尾气中的颗粒物不断被颗粒捕集器捕集，过滤体前后压差逐渐增大。 当压力传感器检测到前后压差到达=倍时，控制系统启动装置。车载电源通过逆变器W达 到微波发生装置的供电要求，磁控管发出微波，颗粒捕集器中的碳烟被加热燃烧，由于再生 腔内氧气不足，碳烟不完全燃烧生成CO,造成二次污染，为此本实用新型加入了二次空气补 充装置，通过气累向再生腔内补充适量的空气。此外，考虑到通入二次空气W及微波加热过 程会对排气背压造成影响，从而影响发动机的运行。
[0019] 本实用新型采用双腔式结构，即当一个颗粒捕集器进行再生时，通过切换阀将尾 气排入另一个颗粒捕集器，两个腔体交替运行，交替再生，避免再生过程中对发动机的不良 影响，W及旁通阀排出的未处理尾气对环境的影响。
[0020] 柴油机尾气颗粒物中，干碳烟为最主要成分，占75%左右；有机可溶成分占 20%-23%。W及极少量硫系阴离子，氨系阴离子，金属。随着国内燃油品质的不断提升，硫 系阴离子和金属的含量将进一步降低。其中，碳烟的损耗角较大，容易被微波加热，其燃点 为550°C左右，燃油燃点为427°C，润滑油燃点为200°C，均能通过微波加热使其达到燃点并 燃尽。
[0021] 本实用新型的有益效果是： 阳022] ①加热速度快（相同功率下为用时仅为电加热的屯分之一W下），能量利用率高 (达98. 7 % )，可实现即时自动控制，能耗低。
[0023] ②再生过程中，过滤体内部的溫度梯度小，因而减小了热应力引起过滤体破坏的 可能性，再生窗口显著加宽，再生过程易于控制，对过滤体使用寿命的延长、有效再生十分 有利的。
[0024] ③两个腔体交替使用，交替再生，可W保证尾气中的颗粒物时刻被捕集。从而提高 捕集效率。
[00巧]④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。
[00%] ⑥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20以使用本装置相当于油耗增加了 0. 05%，具有较好的经济性。
【附图说明】
[0027] 图1是本实用新型的结构示意图。
[0028] 图2是本实用新型安装位置的结构示意图。
[00巧]图3是本实用新型工作流程原理不意图。
[0030] 图4是本实用新型微波谐振腔的示意图。
[0031] 图5是本实用新型微波谐振腔的爆炸结构正视图。
[0032] 图6是本实用新型微波发生器安装在微波谐振腔上的爆炸结构侧视图。
[0033] 图7是本实用新型过滤体相关过滤效果和再生效率的结果示意图。
[0034] 图中：1、尾气磁控切换阀，2、空气磁控切换阀，3、第一微波发生器，4、第一微波谐 振腔，5、第二微波发生器，6、第二微波谐振腔，7、安装位置，8、石英保护罩，9、微波隔热环， 10、微波截止板，11、过滤体，12、微波。
【具体实施方式】
[0035] 下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。
[0036] 本实用新型的安装位置7如图2所示，安装在汽车排气管尾部。如图1所示，本实 用新型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。
[0037] 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,如图4~图6所示，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，前部腔作为输入端连接尾气磁控切换阀 I的输出端和空气磁控切换阀2的输出端，后部腔作为输出端，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。通过尾气磁控切换阀1和 空气磁控切换阀2的控制如图3所示，当汽车尾气进入第一微波谐振腔4时，二次空气进入 第二微波谐振腔6 ;相反地，当汽车尾气进入第二微波谐振腔6时，二次空气进入第一微波 谐振腔4。
[0038] 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W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，