基本信息
- 項目名稱：
- 柴油車減排新裝置
- 小類：
- 能源化工
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 微粒捕集器是目前最為有效的柴油機微粒排放后處理裝置。 本作品是針對現(xiàn)有微粒捕集技術的缺陷，而全新設計的一種基于微波再生的新型單元化過濾體柴油機微粒捕集器，具有以下特點： （1）采用獨特的徑向過濾方式，過濾面積比傳統(tǒng)的橫向過濾大大提高，因此排氣背壓與過濾阻力要小很多，有利于發(fā)動機性能的提高。 （2）本作品可在過濾體體積不變的情況下調節(jié)過濾體的軸向尺寸和徑向尺寸，有利于整車布局，突破了汽車底盤設計時尺寸的嚴格限制，可使捕集器適用于多種車型。 （3）在國內外首次采用巧妙的過濾體單元化設計，可以實現(xiàn)連續(xù)再生。并極大的減少了再生時微波源的消耗功率，突破了以往微波再生時車載電池續(xù)航能力不足的瓶頸，同時增加過濾體使用壽命，降低成本。 （4）使用精確的電子控制系統(tǒng)，操作簡單、并且可以完全與整車控制系統(tǒng)整合。
- 詳細介紹：
- 柴油車排出的微粒等有害物質給人類賴以生存的環(huán)境造成了嚴重污染，由于控制柴油車微粒排放的機內凈化技術已經接近極限，必須對柴油車排氣進行后處理，方能使柴油機微粒排放達到越來越苛刻的排放法規(guī)要求。微粒捕集器是目前最為有效的柴油機微粒排放后處理裝置。 本作品是針對現(xiàn)有技術處理柴油機尾氣中顆粒物質存在的方法缺陷，而全新設計的一種基于微波再生的新型單元化過濾體柴油機微粒捕集器，具有可連續(xù)再生，無二次污染，過濾阻力小，能量源功率小，安裝方便，結構緊湊的優(yōu)點： （1）采用獨特的徑向過濾方式，不同于傳統(tǒng)微粒捕集器的橫向過濾，在過濾體體積相同的情況下，徑向過濾的過濾面積比橫向過濾大大提高，因此排氣背壓與過濾阻力要小很多，有利于發(fā)動機性能的提高。 （2）現(xiàn)今車輛對捕集器的徑向尺寸有嚴格要求，本作品采用的徑向過濾方式可在過濾體體積不變的情況下調節(jié)過濾體的軸向尺寸和徑向尺寸，有利于整車布局，可使捕集器適用于多種車型。 （3）本作品首次采用了巧妙的過濾體單元化設計，將過濾體分為八個單元，利用微波依次進行加熱，可以實現(xiàn)連續(xù)再生。由于比以往的過濾體單元體積要小很多，因此極大的減少了再生時微波源的消耗功率，目前所用的車載電源可直接使用，突破了以往微波再生時車載電池續(xù)航能力不足的瓶頸。 同時較大的降低了再生加熱時產生的熱應力，在很大程度上減少了過濾體開裂、損壞的可能性，從而大幅延長了過濾體的使用壽命。 工作過程中即使某個過濾體單元出現(xiàn)損壞，剩余單元可繼續(xù)工作，檢修時只需更換損壞單元即可，維護方便，使用和維修成本也降低許多。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 設計目的: 本作品針對現(xiàn)有微粒捕集技術中再生困難，過濾體排氣阻力大，再生耗能過高的缺陷，而全新設計的一種基于微波再生的新型單元化過濾體柴油機微粒捕集器，具有可連續(xù)再生，無二次污染，過濾阻力小，能量源功率小，安裝方便，結構緊湊的優(yōu)點。 創(chuàng)新點: 1.采用獨特的徑向過濾方式，不同于傳統(tǒng)的橫向過濾方式，在過濾體體積相同的情況下，其過濾面積比橫向過濾大大提高，降低了排氣背壓與過濾阻力，有利于發(fā)動機性能的提高。此方式還可在過濾體體積不變的情況下調節(jié)過濾體的軸向尺寸和徑向尺寸，突破了汽車設計時尺寸的嚴格限制，利于整車布局以適用多種車型。 2.本作品首次采用了巧妙的過濾體單元化設計，將過濾體分為八個單元，利用微波依次進行加熱實現(xiàn)連續(xù)再生。過濾體單元體積小，可極大的減少再生時微波源的消耗功率，目前所用的車載電源可直接使用，突破了以往微波再生時車載電池續(xù)航能力不足的瓶頸。 3.降低了再生加熱的熱應力，大大減少了過濾體損壞的可能性，可大幅延長過濾體的使用壽命。檢修時只需更換損壞單元，維護方便，使用和維修成本也降低許多。 技術關鍵: 1.采用獨特的徑向過濾方式。2.采用過濾體單元化的設計。3.利用步進電機驅動過濾體做步進旋轉運動，實現(xiàn)連續(xù)再生。4.使用精確的電子控制系統(tǒng)，并可完全與整車控制系統(tǒng)整合。 技術指標 1.過濾體再生時間：≤15s。2.再生微波源功率：≤100W。3.過濾體再生效率：80%～90%。
科學性、先進性
- 1、現(xiàn)今微粒捕集器通常采用軸向過濾方式，對于較大排量的發(fā)動機來說，考慮過濾阻力需將過濾體橫截面積增大，導致再生時過濾體受熱不勻，易損壞，也不利于整車的布局設計。本作品采用獨特的徑向過濾方式，在過濾體體積相同的情況下，其過濾面積要大很多，可大大降低排氣背壓與過濾阻力，有利于發(fā)動機性能的提高。因過濾體尺寸可靈活調節(jié)，有利于整車布局，可使捕集器適用于多種車型。 2、現(xiàn)今微粒捕集器過濾體再生時通常將尾氣通過旁通閥直接排入大氣，或采用多套過濾裝置輪流過濾和再生，結構復雜，可靠性不高。本作品過濾體單元化的巧妙設計，再利用步進電機的輔助，實現(xiàn)了過濾與再生同時進行，結構簡單、緊湊，可靠性高。 3、由于過濾體尺寸大，微波源消耗功率較大，使車載電源負荷極大，限制了微波再生技術的廣泛使用。而過濾體單元化的巧妙設計，不僅減小了再生過濾體的體積，大大降低了微波源的功率消耗，一般車載電源可直接使用。并且熱應力小，降低了過濾體損壞的可能性，大大提高使用壽命。過濾體單元損壞后，只需更換損壞單元，降低了維修成本。
獲獎情況及鑒定結果
- （1）2007年5月 獲批為校級大學生創(chuàng)新訓練計劃重點項目； （2）2007年9月 獲批為首批國家級大學生創(chuàng)新訓練計劃項目。
作品所處階段
- 實物樣品
技術轉讓方式
- 待定
作品可展示的形式
- 樣品、圖片、現(xiàn)場演示
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經濟效益預測
- 特點及優(yōu)勢 1、采用徑向過濾方式，過濾面積比傳統(tǒng)的橫向過濾大大提高，可有效降低排氣背壓與過濾阻力，提高發(fā)動機性能?？伸`活調節(jié)過濾體尺寸，有利于整車布局，突破了汽車底盤設計時尺寸的嚴格限制。2、首次采用巧妙的過濾體單元化設計，可實現(xiàn)連續(xù)再生。并極大減少再生時微波源的消耗功率，突破了以往微波再生時車載電池續(xù)航能力不足的瓶頸，同時增加過濾體使用壽命，降低成本。 3、使用精確的電子控制系統(tǒng)，操作簡單，可完全與整車控制系統(tǒng)整合。 適用范圍和推廣前景：本作品應用前景廣闊，可適用于多種車型。隨著愈發(fā)苛刻的汽車排放標準實施，微粒捕集器成為降低柴油車微粒排放必要的裝置，具有良好的產業(yè)化前景。 市場分析和效益預測：目前我國的捕集器市場以進口為主，國內廠商生產規(guī)模小，工藝落后，在產品性能和產量上都無法滿足汽車排放法規(guī)的要求和市場需求，研發(fā)適合我國國情的微粒捕集器具有巨大的市場潛力。每年的微粒捕集器的市場產值規(guī)模約為50～60億元，且將持續(xù)高速增長，因此該技術成果市場需求巨大。
同類課題研究水平概述
- 微粒捕集器是目前最為有效的柴油車微粒排放后處理裝置，其再生方式主要分主動再生和被動再生兩大類。主動再生通過加熱提高柴油機的排氣溫度或過濾體溫度，使過濾體內沉積的微粒達到起燃溫度而氧化燃燒，實現(xiàn)再生；被動再生是指通過在燃油中或過濾表面加入催化劑，降低微粒的起燃溫度，使得微粒在正常的排氣溫度下就能氧化燃燒，達到再生過濾體的目的。在各種再生技術中，被動再生技術對柴油的含硫量有嚴格的要求，柴油的含硫量過高會導致催化劑中毒失效。我國的柴油含硫量大約在2000ppm，因而被動再生技術在我國的應用受到極大的限制。 目前研究較多的主動再生系統(tǒng)有：噴油助燃再生系統(tǒng)、微波加熱再生系統(tǒng)、電加熱再生系統(tǒng)、逆向噴氣再生系統(tǒng)以及紅外加熱再生系統(tǒng)等。噴油助燃再生由于氣流速度大，火焰難以形成，容易熄滅，這樣進入的燃氣會造成更大的污染。再生時間控制不當，會導致過濾體的燒壞。電加熱再生要消耗大量的電能，增加了油耗和蓄電池的負擔，再生過程影響因素較多，系統(tǒng)穩(wěn)定性差。逆向噴氣再生和紅外加熱再生控制系統(tǒng)過于復雜，成本過高，限制了其使用。微波再生憑借獨特的選擇性加熱和體積加熱方式，已成為再生效率最高的一種主動再生技術，但微波再生技術需要耗費大量的車載電能，成為微波再生技術發(fā)展的最大障礙。 目前國內外研究的各種再生方式通常需要汽車在穩(wěn)定工況或停車時才能再生，不能連續(xù)再生，直接影響柴油車的排放性能、動力性能和經濟性能。 對于過濾體，由于要考慮過濾阻力，當今普遍將過濾體的橫截面積做得較大，即徑向尺寸較大，再生時過濾體受熱不均勻產生的熱應力大，易開裂、損壞，因此導致過濾體的使用壽命較低。 針對當前微粒捕集器技術的缺點，本項目采用獨特的過濾體單元化設計，利用步進電機帶動過濾體旋轉，實現(xiàn)連續(xù)再生，而使微波源每次只需對一塊過濾體進行加熱再生，極大地減小了微波源的消耗功率。同時過濾體單元化的巧妙構思，降低了過濾體受熱不均產生的熱應力以及由此導致的過濾體開裂、損壞的程度。再者區(qū)別于傳統(tǒng)橫向過濾的徑向過濾方式的巧妙構思，不僅增加了過濾體的過濾面積，減小了排氣背壓，而且通過改變過濾體的軸向尺寸和徑向尺寸都可改變過濾面積的大小，從而增加了微粒捕集器的適用范圍。本作品為一種新型的基于微波再生方式的柴油機微粒捕集器，具有無二次污染，安裝方便，便于維護，徑向結構緊湊，便于整車布局設計等特征。
