[发明专利]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

说明书

技术领域

本发明涉及一种柴油机尾气处理装置，特别是涉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

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，HC，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。

现有的柴油机颗粒物机外处理方式主要以颗粒捕集器为主，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。这也是颗粒捕集器能否推广使用的关键难点。

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：

表1现有颗粒捕集器再生方法分析

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，这也是颗粒捕集器在现阶段无法广泛推广的原因。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明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。

本发明的技术方案是：

本发明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。

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。

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。

所述的过滤体采用壁流式堇青石过滤体。

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。

所述的磁控管与微波谐振腔连接安装处设有微波隔热环。

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。

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三倍时，控制系统启动装置。车载电源通过逆变器以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，为此本发明加入了二次空气补充装置，通过气泵向再生腔内补充适量的空气。此外，考虑到通入二次空气以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。