專利名稱：基于相變材料的發(fā)動機后處理器入口溫度控制裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬發(fā)動機排氣后處理及發(fā)動機余熱利用技術領域，具體涉及相變材料通過 相變吸收或放出熱量，并對后處理器入口溫度控制的裝置。
背景技術：
隨著汽車尾氣污染的日益嚴重，汽車尾氣排放法規(guī)也越來越嚴格。發(fā)動機的機內 凈化已經(jīng)滿足不了嚴格的法規(guī)，則采用機內凈化和后處理器結合的技術路線，才能達到更 為嚴格的法規(guī)標準。然而，現(xiàn)有的后處理技術有選擇性催化還原(SCR)后處理系統(tǒng)、顆粒捕集(DPF) 后處理系統(tǒng)、氧化型催化轉化器(DOC)和顆粒氧化催化轉化器(POC)等，這些后處理技術 都需要在一定范圍的溫度窗口內才能起到最佳效果，例，SCR的還原劑之一尿素在250°C 400°C溫度范圍內分解為(NH3)的效率為85%以上，同時催化劑也能起到最佳的催化效果； 再如，DPF再生需要550°C以上的溫度。但在常規(guī)的柴油發(fā)動機應用中，排放溫度經(jīng)常會出 現(xiàn)過高或過低的情況。相變材料具有特定的相變點，在該溫度附近可以利用相變吸收或放出大量的熱量 并維持近乎恒定的溫度?？梢?，利用相變材料一方面可以在排溫很高的情況利用吸熱降低 后處理器入口溫度，另一方面也可以在排溫比較低的時候放熱提升后處理器入口溫度，從 而使后處理入口溫度維持在理想的溫度窗口內。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種帶有相變換熱器的U型排氣管旁路，能根據(jù)主排氣管 內的廢氣溫度和相變器的功能，使通過U型排氣管內的廢氣與主排氣管內的廢氣混合，混 合廢氣溫度可達到理想的溫度范圍，并解決主排氣管內的環(huán)境溫度過高或過低的問題。本發(fā)明由發(fā)動機1、比例控制閥2、相變換熱器3、溫度傳感器II 4、U型排氣管5、 混合器6、后處理器7、溫度傳感器1118、控制模塊9、主排氣管10、溫度傳感器I 11組成，其 中發(fā)動機1的主排氣管10經(jīng)混合器6與后處理器7連接；U型排氣管5的進氣管和出氣管 之間接有相變換熱器3 ;U型排氣管5中進氣管的進氣口和出氣管的出氣口反向設置，并置 于混合器6前的主排氣管10內，進氣管和出氣管與主排氣管10接觸的部分密封固接；U型 排氣管5中進氣管的進氣口朝向與主排氣管10內廢氣的流動方向相反；U型排氣管5中出 氣管的出氣口朝向與主排氣管10內廢氣的流動方向相同；U型排氣管5的進氣管上裝有與 控制模塊9連接的比例控制閥2 ；溫度傳感器I 11、溫度傳感器114和溫度傳感器III8 — 端分別固接于主排氣管10入口端、相變換熱器3和主排氣管10出口端；溫度傳感器111、 溫度傳感器Π4和溫度傳感器III8另一端均與控制模塊9連接。溫度傳感器II 4其探頭端的感溫元件置于相變換熱器3內的相變材料上。混合器6可根據(jù)公式法則集成到主排氣管10上。為降低U型排氣管5對排氣流動的干擾和阻礙，U型排氣管5中彎曲部分可采用流線型設計。U型排氣管5的進氣管采用皮托管式設計，可使排氣順暢地流入U型排氣管5 ；U型 排氣管5的出氣管采用皮托管式設計，可加快U型排氣管5中排氣與主排氣管10中排氣均 勻混合。混合器6對U型排氣管5中廢氣與主排氣管10中廢氣完全地均勻混合起到一定 作用，并且使混合廢氣的溫度能夠均勻。在本發(fā)明中，基于相變材料的發(fā)動機后處理器入口溫度控制裝置的結構尺寸可根 據(jù)實際情況決定，此裝置中無需裝有其它溫度傳感器。本發(fā)明的原理是當發(fā)動機1運轉時，控制模塊9對比例控制閥2的開度進行調 節(jié)，讓一部分排氣進入U型排氣管5，相變換熱器3利用相變材料的相變特性，對排氣吸收或 放出大量熱量，使U型排氣管5中排氣與主排氣管10中排氣混合，從而使后處理器7入口 溫度維持在理想的溫度窗口內。本發(fā)明的有益效果在于能解決主排氣管內的環(huán)境溫度過高或過低的問題，可將 主排氣管中的環(huán)境控制在理想溫度范圍內，使后處理器發(fā)揮出最佳效果，實現(xiàn)排氣廢熱能 源的回收和利用。


圖1是基于相變材料的發(fā)動機后處理器入口溫度控制裝置示意圖其中1.發(fā)動機2.比例控制閥3.相變換熱器4.溫度傳感器II 5. U型排 氣管6.混合器7.后處理器8.溫度傳感器III 9.控制模塊10.主排氣管11.溫 度傳感器ITa-溫度傳感器I所測量發(fā)動機的排氣溫度；Tb-溫度傳感器II所測量相變 換熱器中相變材料的溫度；Te-溫度傳感器III所測量后處理器入口的溫度。
具體實施例方式本發(fā)明由發(fā)動機1、比例控制閥2、相變換熱器3、溫度傳感器II 4、U型排氣管5、 混合器6、后處理器7、溫度傳感器1118、控制模塊9、主排氣管10、溫度傳感器I 11組成，其 中發(fā)動機1的主排氣管10經(jīng)混合器6與后處理器7連接；U型排氣管5的進氣管和出氣管 之間接有相變換熱器3 ;U型排氣管5中進氣管的進氣口和出氣管的出氣口反向設置，并置 于混合器6前的主排氣管10內，進氣管和出氣管與主排氣管10接觸的部分密封固接；U型 排氣管5中進氣管的進氣口朝向與主排氣管10內廢氣的流動方向相反；U型排氣管5中出 氣管的出氣口朝向與主排氣管10內廢氣的流動方向相同；U型排氣管5的進氣管上裝有與 控制模塊9連接的比例控制閥2 ；溫度傳感器I 11、溫度傳感器114和溫度傳感器III8 — 端分別固接于主排氣管10入口端、相變換熱器3和主排氣管10出口端；溫度傳感器111、 溫度傳感器Π4和溫度傳感器III8另一端均與控制模塊9連接。溫度傳感器II 4其探頭端的感溫元件置于相變換熱器3內的相變材料上，可比較 相變材料和排氣的溫度，更精確地操控比例控制閥2。下面結合附圖1對本發(fā)明的操作使用進行簡單說明發(fā)動機1運轉后，溫度傳感器I 11可測量發(fā)動機1的排氣溫度Ta，溫度傳感器114 可測量相變換熱器3中相變材料的溫度TB，溫度傳感器III8可測量后處理器7入口的溫度Tc,并將TA、TB和TC傳送給控制模塊9。 當溫度傳感器IIll測得發(fā)動機1的排氣溫度Ta過高或過低時，通過控制模塊9對 TA、TB、Tc和理想溫度范圍的極值之間進行特定的邏輯算法，從而控制模塊9將調節(jié)比例控 制閥2的開度，相變換熱器3利用相變材料的相變特性，對排氣吸收或放出大量熱量，使流 過的排氣降低或升高溫度，待U型排氣管5中廢氣與主排氣管10中廢氣混合后，溫度傳感 器II18可確定T。是否在后處理器7入口理想溫度窗口內，如果T。在后處理器7入口理想 溫度窗口內，則停止調節(jié)比例控制閥2 ；否則，控制模塊9根據(jù)反饋的溫度值再次進行特定 的邏輯算法，繼續(xù)調節(jié)比例控制閥2的開度，使混合排氣的溫度維持在后處理器7入口理想 溫度窗口內。
權利要求
1.一種基于相變材料的發(fā)動機后處理器入口溫度控制裝置，由發(fā)動機(1)、比例控制 閥(2)、相變換熱器( 、溫度傳感器IK4)、U型排氣管( 、混合器(6)、后處理器(7)、溫 度傳感器III (8)、控制模塊(9)、主排氣管(10)、溫度傳感器I (11)組成，其特征在于發(fā)動 機(1)的主排氣管(10)經(jīng)混合器(6)與后處理器(7)連接；U型排氣管(5)的進氣管和出 氣管之間接有相變換熱器(3) ；U型排氣管( 中進氣管的進氣口和出氣管的出氣口反向設 置，并置于混合器(6)前的主排氣管(10)內，進氣管和出氣管與主排氣管(10)接觸的部分 密封固接，U型排氣管5中進氣管的進氣口朝向與主排氣管(10)內廢氣的流動方向相反；U 型排氣管(5)中出氣管的出氣口朝向與主排氣管(10)內廢氣的流動方向相同；U型排氣管 (5)的進氣管上裝有與控制模塊(9)連接的比例控制閥(2)；溫度傳感器I (11)、溫度傳感 器11(4)和溫度傳感器111(8) —端分別固接于主排氣管(10)入口端、相變換熱器(3)和 主排氣管(10)出口端；溫度傳感器I (11)、溫度傳感器II (4)和溫度傳感器III (8)另一端 均與控制模塊(9)連接。
2.按權利要求1所述的基于相變材料的發(fā)動機后處理器入口溫度控制裝置，其特征在 于所述的溫度傳感器II (4)其探頭端的感溫元件置于相變換熱器(3)內的相變材料上。
3.按權利要求1所述的基于相變材料的發(fā)動機后處理器入口溫度控制裝置，其特征在 于所述的混合器(6)可根據(jù)公式法則集成到主排氣管(10)上。
全文摘要
基于相變材料的發(fā)動機后處理器入口溫度控制裝置屬發(fā)動機排氣后處理及發(fā)動機余熱利用技術領域，本發(fā)明中U型排氣管的進氣管和出氣管之間接有相變換熱器；U型排氣管5中進氣管的進氣口和出氣管的出氣口置于混合器前的主排氣管內；U型排氣管5中進氣管的進氣口朝向與主排氣管內廢氣的流動方向相反；U型排氣管中出氣管的出氣口朝向與主排氣管內廢氣的流動方向相同；U型排氣管的進氣管上裝有與控制模塊連接的比例控制閥；三個溫度傳感器一端分別固接于主排氣管入口端、相變換熱器和主排氣管出口端；三個溫度傳感器另一端均與控制模塊連接。本發(fā)明能將主排氣管中的環(huán)境控制在理想溫度范圍內，使后處理器發(fā)揮出最佳效果，實現(xiàn)排氣廢熱能源回收利用。
文檔編號F01N13/08GK102146833SQ201110075729
公開日2011年8月10日 申請日期2011年3月29日 優(yōu)先權日2011年3月29日
發(fā)明者史青洲, 姜北平, 朱曉云, 李小平, 韓永強 申請人:吉林大學