[发明专利]基于相变材料的发动机后处理器入口温度控制装置

说明书

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℃～400℃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℃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III8、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II4和温度传感器III8一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II4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中排气均匀混合。

混合器6对U型排气管5中废气与主排气管10中废气完全地均匀混合起到一定作用，并且使混合废气的温度能够均匀。

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。

附图说明

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IT_A---温度传感器I所测量发动机的排气温度；T_B---温度传感器II所测量相变换热器中相变材料的温度；T_C---温度传感器III所测量后处理器入口的温度。

具体实施方式