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基本信息

項(xiàng)目名稱(chēng)：
柴油車(chē)減排新裝置
小類(lèi)：
能源化工
簡(jiǎn)介：
微粒捕集器是目前最為有效的柴油機(jī)微粒排放后處理裝置。 本作品是針對(duì)現(xiàn)有微粒捕集技術(shù)的缺陷，而全新設(shè)計(jì)的一種基于微波再生的新型單元化過(guò)濾體柴油機(jī)微粒捕集器，具有以下特點(diǎn)： （1）采用獨(dú)特的徑向過(guò)濾方式，過(guò)濾面積比傳統(tǒng)的橫向過(guò)濾大大提高，因此排氣背壓與過(guò)濾阻力要小很多，有利于發(fā)動(dòng)機(jī)性能的提高。 （2）本作品可在過(guò)濾體體積不變的情況下調(diào)節(jié)過(guò)濾體的軸向尺寸和徑向尺寸，有利于整車(chē)布局，突破了汽車(chē)底盤(pán)設(shè)計(jì)時(shí)尺寸的嚴(yán)格限制，可使捕集器適用于多種車(chē)型。 （3）在國(guó)內(nèi)外首次采用巧妙的過(guò)濾體單元化設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)再生。并極大的減少了再生時(shí)微波源的消耗功率，突破了以往微波再生時(shí)車(chē)載電池續(xù)航能力不足的瓶頸，同時(shí)增加過(guò)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(jiǎn)單、并且可以完全與整車(chē)控制系統(tǒng)整合。
詳細(xì)介紹：
柴油車(chē)排出的微粒等有害物質(zhì)給人類(lèi)賴(lài)以生存的環(huán)境造成了嚴(yán)重污染，由于控制柴油車(chē)微粒排放的機(jī)內(nèi)凈化技術(shù)已經(jīng)接近極限，必須對(duì)柴油車(chē)排氣進(jìn)行后處理，方能使柴油機(jī)微粒排放達(dá)到越來(lái)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(jī)微粒排放后處理裝置。 本作品是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)處理柴油機(jī)尾氣中顆粒物質(zhì)存在的方法缺陷，而全新設(shè)計(jì)的一種基于微波再生的新型單元化過(guò)濾體柴油機(jī)微粒捕集器，具有可連續(xù)再生，無(wú)二次污染，過(guò)濾阻力小，能量源功率小，安裝方便，結(jié)構(gòu)緊湊的優(yōu)點(diǎn)： （1）采用獨(dú)特的徑向過(guò)濾方式，不同于傳統(tǒng)微粒捕集器的橫向過(guò)濾，在過(guò)濾體體積相同的情況下，徑向過(guò)濾的過(guò)濾面積比橫向過(guò)濾大大提高，因此排氣背壓與過(guò)濾阻力要小很多，有利于發(fā)動(dòng)機(jī)性能的提高。 （2）現(xiàn)今車(chē)輛對(duì)捕集器的徑向尺寸有嚴(yán)格要求，本作品采用的徑向過(guò)濾方式可在過(guò)濾體體積不變的情況下調(diào)節(jié)過(guò)濾體的軸向尺寸和徑向尺寸，有利于整車(chē)布局，可使捕集器適用于多種車(chē)型。 （3）本作品首次采用了巧妙的過(guò)濾體單元化設(shè)計(jì)，將過(guò)濾體分為八個(gè)單元，利用微波依次進(jìn)行加熱，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)再生。由于比以往的過(guò)濾體單元體積要小很多，因此極大的減少了再生時(shí)微波源的消耗功率，目前所用的車(chē)載電源可直接使用，突破了以往微波再生時(shí)車(chē)載電池續(xù)航能力不足的瓶頸。 同時(shí)較大的降低了再生加熱時(shí)產(chǎn)生的熱應(yīng)力，在很大程度上減少了過(guò)濾體開(kāi)裂、損壞的可能性，從而大幅延長(zhǎng)了過(guò)濾體的使用壽命。 工作過(guò)程中即使某個(gè)過(guò)濾體單元出現(xiàn)損壞，剩余單元可繼續(xù)工作，檢修時(shí)只需更換損壞單元即可，維護(hù)方便，使用和維修成本也降低許多。

作品圖片

  • 柴油車(chē)減排新裝置
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作品專(zhuān)業(yè)信息

設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)

設(shè)計(jì)目的: 本作品針對(duì)現(xiàn)有微粒捕集技術(shù)中再生困難，過(guò)濾體排氣阻力大，再生耗能過(guò)高的缺陷，而全新設(shè)計(jì)的一種基于微波再生的新型單元化過(guò)濾體柴油機(jī)微粒捕集器，具有可連續(xù)再生，無(wú)二次污染，過(guò)濾阻力小，能量源功率小，安裝方便，結(jié)構(gòu)緊湊的優(yōu)點(diǎn)。 創(chuàng)新點(diǎn): 1.采用獨(dú)特的徑向過(guò)濾方式，不同于傳統(tǒng)的橫向過(guò)濾方式，在過(guò)濾體體積相同的情況下，其過(guò)濾面積比橫向過(guò)濾大大提高，降低了排氣背壓與過(guò)濾阻力，有利于發(fā)動(dòng)機(jī)性能的提高。此方式還可在過(guò)濾體體積不變的情況下調(diào)節(jié)過(guò)濾體的軸向尺寸和徑向尺寸，突破了汽車(chē)設(shè)計(jì)時(shí)尺寸的嚴(yán)格限制，利于整車(chē)布局以適用多種車(chē)型。 2.本作品首次采用了巧妙的過(guò)濾體單元化設(shè)計(jì)，將過(guò)濾體分為八個(gè)單元，利用微波依次進(jìn)行加熱實(shí)現(xiàn)連續(xù)再生。過(guò)濾體單元體積小，可極大的減少再生時(shí)微波源的消耗功率，目前所用的車(chē)載電源可直接使用，突破了以往微波再生時(shí)車(chē)載電池續(xù)航能力不足的瓶頸。 3.降低了再生加熱的熱應(yīng)力，大大減少了過(guò)濾體損壞的可能性，可大幅延長(zhǎng)過(guò)濾體的使用壽命。檢修時(shí)只需更換損壞單元，維護(hù)方便，使用和維修成本也降低許多。 技術(shù)關(guān)鍵: 1.采用獨(dú)特的徑向過(guò)濾方式。2.采用過(guò)濾體單元化的設(shè)計(jì)。3.利用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)過(guò)濾體做步進(jìn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，實(shí)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(chē)控制系統(tǒng)整合。 技術(shù)指標(biāo) 1.過(guò)濾體再生時(shí)間：≤15s。2.再生微波源功率：≤100W。3.過(guò)濾體再生效率：80%～90%。

科學(xué)性、先進(jìn)性

1、現(xiàn)今微粒捕集器通常采用軸向過(guò)濾方式，對(duì)于較大排量的發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，考慮過(guò)濾阻力需將過(guò)濾體橫截面積增大，導(dǎo)致再生時(shí)過(guò)濾體受熱不勻，易損壞，也不利于整車(chē)的布局設(shè)計(jì)。本作品采用獨(dú)特的徑向過(guò)濾方式，在過(guò)濾體體積相同的情況下，其過(guò)濾面積要大很多，可大大降低排氣背壓與過(guò)濾阻力，有利于發(fā)動(dòng)機(jī)性能的提高。因過(guò)濾體尺寸可靈活調(diào)節(jié)，有利于整車(chē)布局，可使捕集器適用于多種車(chē)型。 2、現(xiàn)今微粒捕集器過(guò)濾體再生時(shí)通常將尾氣通過(guò)旁通閥直接排入大氣，或采用多套過(guò)濾裝置輪流過(guò)濾和再生，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可靠性不高。本作品過(guò)濾體單元化的巧妙設(shè)計(jì)，再利用步進(jìn)電機(jī)的輔助，實(shí)現(xiàn)了過(guò)濾與再生同時(shí)進(jìn)行，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，可靠性高。 3、由于過(guò)濾體尺寸大，微波源消耗功率較大，使車(chē)載電源負(fù)荷極大，限制了微波再生技術(shù)的廣泛使用。而過(guò)濾體單元化的巧妙設(shè)計(jì)，不僅減小了再生過(guò)濾體的體積，大大降低了微波源的功率消耗，一般車(chē)載電源可直接使用。并且熱應(yīng)力小，降低了過(guò)濾體損壞的可能性，大大提高使用壽命。過(guò)濾體單元損壞后，只需更換損壞單元，降低了維修成本。

獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果

（1）2007年5月 獲批為校級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目； （2）2007年9月 獲批為首批國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目。

作品所處階段

實(shí)物樣品

技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式

待定

作品可展示的形式

樣品、圖片、現(xiàn)場(chǎng)演示

使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)

特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì) 1、采用徑向過(guò)濾方式，過(guò)濾面積比傳統(tǒng)的橫向過(guò)濾大大提高，可有效降低排氣背壓與過(guò)濾阻力，提高發(fā)動(dòng)機(jī)性能?？伸`活調(diào)節(jié)過(guò)濾體尺寸，有利于整車(chē)布局，突破了汽車(chē)底盤(pán)設(shè)計(jì)時(shí)尺寸的嚴(yán)格限制。2、首次采用巧妙的過(guò)濾體單元化設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)再生。并極大減少再生時(shí)微波源的消耗功率，突破了以往微波再生時(shí)車(chē)載電池續(xù)航能力不足的瓶頸，同時(shí)增加過(guò)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(jiǎn)單，可完全與整車(chē)控制系統(tǒng)整合。 適用范圍和推廣前景：本作品應(yīng)用前景廣闊，可適用于多種車(chē)型。隨著愈發(fā)苛刻的汽車(chē)排放標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施，微粒捕集器成為降低柴油車(chē)微粒排放必要的裝置，具有良好的產(chǎn)業(yè)化前景。 市場(chǎng)分析和效益預(yù)測(cè)：目前我國(guó)的捕集器市場(chǎng)以進(jìn)口為主，國(guó)內(nèi)廠(chǎng)商生產(chǎn)規(guī)模小，工藝落后，在產(chǎn)品性能和產(chǎn)量上都無(wú)法滿(mǎn)足汽車(chē)排放法規(guī)的要求和市場(chǎng)需求，研發(fā)適合我國(guó)國(guó)情的微粒捕集器具有巨大的市場(chǎng)潛力。每年的微粒捕集器的市場(chǎng)產(chǎn)值規(guī)模約為50～60億元，且將持續(xù)高速增長(zhǎng)，因此該技術(shù)成果市場(chǎng)需求巨大。

同類(lèi)課題研究水平概述

微粒捕集器是目前最為有效的柴油車(chē)微粒排放后處理裝置，其再生方式主要分主動(dòng)再生和被動(dòng)再生兩大類(lèi)。主動(dòng)再生通過(guò)加熱提高柴油機(jī)的排氣溫度或過(guò)濾體溫度，使過(guò)濾體內(nèi)沉積的微粒達(dá)到起燃溫度而氧化燃燒，實(shí)現(xiàn)再生；被動(dòng)再生是指通過(guò)在燃油中或過(guò)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(dá)到再生過(guò)濾體的目的。在各種再生技術(shù)中，被動(dòng)再生技術(shù)對(duì)柴油的含硫量有嚴(yán)格的要求，柴油的含硫量過(guò)高會(huì)導(dǎo)致催化劑中毒失效。我國(guó)的柴油含硫量大約在2000ppm，因而被動(dòng)再生技術(shù)在我國(guó)的應(yīng)用受到極大的限制。 目前研究較多的主動(dòng)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(jìn)入的燃?xì)鈺?huì)造成更大的污染。再生時(shí)間控制不當(dāng)，會(huì)導(dǎo)致過(guò)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(fù)擔(dān)，再生過(guò)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(guò)于復(fù)雜，成本過(guò)高，限制了其使用。微波再生憑借獨(dú)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(dòng)再生技術(shù)，但微波再生技術(shù)需要耗費(fèi)大量的車(chē)載電能，成為微波再生技術(shù)發(fā)展的最大障礙。 目前國(guó)內(nèi)外研究的各種再生方式通常需要汽車(chē)在穩(wěn)定工況或停車(chē)時(shí)才能再生，不能連續(xù)再生，直接影響柴油車(chē)的排放性能、動(dòng)力性能和經(jīng)濟(jì)性能。 對(duì)于過(guò)濾體，由于要考慮過(guò)濾阻力，當(dāng)今普遍將過(guò)濾體的橫截面積做得較大，即徑向尺寸較大，再生時(shí)過(guò)濾體受熱不均勻產(chǎn)生的熱應(yīng)力大，易開(kāi)裂、損壞，因此導(dǎo)致過(guò)濾體的使用壽命較低。 針對(duì)當(dāng)前微粒捕集器技術(shù)的缺點(diǎn)，本項(xiàng)目采用獨(dú)特的過(guò)濾體單元化設(shè)計(jì)，利用步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)過(guò)濾體旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)連續(xù)再生，而使微波源每次只需對(duì)一塊過(guò)濾體進(jìn)行加熱再生，極大地減小了微波源的消耗功率。同時(shí)過(guò)濾體單元化的巧妙構(gòu)思，降低了過(guò)濾體受熱不均產(chǎn)生的熱應(yīng)力以及由此導(dǎo)致的過(guò)濾體開(kāi)裂、損壞的程度。再者區(qū)別于傳統(tǒng)橫向過(guò)濾的徑向過(guò)濾方式的巧妙構(gòu)思，不僅增加了過(guò)濾體的過(guò)濾面積，減小了排氣背壓，而且通過(guò)改變過(guò)濾體的軸向尺寸和徑向尺寸都可改變過(guò)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(jī)微粒捕集器，具有無(wú)二次污染，安裝方便，便于維護(hù)，徑向結(jié)構(gòu)緊湊，便于整車(chē)布局設(shè)計(jì)等特征。
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