CN102748097A

CN102748097A - 颗粒捕集器再生系统

Info

Publication number: CN102748097A
Application number: CN2012102204146A
Authority: CN
Inventors: 傅晓; 孟杨
Original assignee: SICHUAN ZHONGZI EXHAUST PURGE CO Ltd
Current assignee: SICHUAN ZHONGZI EXHAUST PURGE CO Ltd
Priority date: 2012-06-29
Filing date: 2012-06-29
Publication date: 2012-10-24

Abstract

本发明公开了一种颗粒捕集器再生系统，包括颗粒捕集装置、再生装置和控制装置；颗粒捕集装置包括允许发动机尾气通过、安装有前、后排气连接管的封装外壳和设置于封装外壳中颗粒捕集器；再生装置由点阵布置于颗粒捕集器中的再生执行器构成，每个再生执行器由控制装置控制并对颗粒捕集器局部碳颗粒注入再生启动能量；控制装置包括设置于颗粒捕集装置的压差传感器、温度传感器和再生控制器，再生控制器接收压差传感器、温度传感器信号并启动或关闭再生装置。本发明利用特定点的能量注入再生颗粒捕集器中捕集的碳颗粒，并利用碳颗粒再生的氧化的热量、活性基来再生其附近的其它碳颗粒，从而有效的减少再生过程中的能量损失，节省大量的能源。

Description

颗粒捕集器再生系统

技术领域

本发明属于机动车排放控制领域，尤其属于机动车排放尾气净化装置的再生技术，具体涉及颗粒捕集器进行再生的装置和机构。

背景技术

随着机动车颗粒物法规的日益加严，颗粒捕集器的应用越来越广泛，常规的颗粒捕集器的捕集效率一般在50%至98%间，但是由于颗粒捕集器捕集到的颗粒需要很高的温度才能被氧化掉，在没有外界条件的激发下，颗粒物在排气系内很难被消除，作用颗粒捕集器就很快被颗粒堵满。因此颗粒捕集器的再生机动车排放研究和应用领域的热门技术。

目前常用的颗粒捕集器的再生方式一般有三种，一种是通过发动机燃油控制系统后喷燃油至发动机的排气管，燃油经DOC（氧化型催化器）的氧化使排气温度升高，利用该温度氧化颗粒捕集器中的颗粒，以达到再生的目的；第二种是通过在发动机排气管上外接一套喷油系统，当颗粒捕集器需要再生时，向DOC之前喷射一定量的燃油，同样通过DOC的氧化升温来达到对颗粒捕集器再生的目的；第三种是通过在颗粒捕集器前外接一个燃烧器，当颗粒捕集器需要再生时，向燃烧器中注入一定量的燃油并通过燃烧器中的火花塞点燃燃油，燃油燃烧的温度使排气温度上升，从而使颗粒捕集器再生。这三种方式均是通过外界注入再生燃油并氧化燃油的方式来进行再生，再生需要的温度环境均在颗粒捕集器外形成，热量通过传导和辐射的方式传递至颗粒捕集器中的颗粒。这样的再生方式会在热传导过程中散失大量的热量，造成能源的极大浪费。

基于减少热损失，在颗粒捕集器内创建再生条件的需求，开发一种启动式再生方式的颗粒捕集器，无需整个再生过程注入能量，将颗粒物再生过程中产生的热能利用起来并用于再生其他的颗粒物，对于减小颗粒捕集器再生过程的能源损耗具有重要意义。

发明内容

本发明根据现有技术的不足公开了一种颗粒捕集器再生系统，本发明的目的是提供一种颗粒捕集器的点式启动再生方式，利用在颗粒捕集器中某一点的高能量来再生颗粒捕集器中捕集的碳颗粒，并利用碳颗粒再生的能量来再生其附近的其它碳颗粒，运用“星星之火，可以燎原”的原理最终使颗粒捕集器实现完全再生。

本发明通过以下接收方案实现：

颗粒捕集器再生系统，包括颗粒捕集装置、再生装置和控制装置，其特征在于：

所述颗粒捕集装置包括允许发动机尾气通过、安装有前排气连接管和后排气连接管的封装外壳和设置于封装外壳中颗粒捕集器；

所述再生装置由点阵布置于颗粒捕集器中的再生执行器构成，每个再生执行器由控制装置控制对颗粒捕集器局部碳颗粒注入再生启动能量；

所述控制装置包括设置于颗粒捕集装置的压差传感器、温度传感器和再生控制器，再生控制器接收压差传感器、温度传感器信号并启动或关闭再生装置。

进一步所述再生执行器在保证点阵布置前提下分别安装于颗粒捕集器微粒沉降量高位置，沉降量高位置包括颗粒捕集器轴向中心线各点。

更进一步所述再生执行器通过电加热、微波加热或/和激光加热方式注入能量至再生执行器所在局部区域碳颗粒。

优选上述压差传感器压力测量点分别置于前段排气连接管和后端排气连接管的中心。

优选上述温度传感器设置3个，分别设置于前排气连接管轴线中心、颗粒捕集器轴线中心和后排气连接管轴线中心。

上述再生执行器可以是1个或复数个。

上述颗粒捕集器是通透式或壁流式。

上述颗粒捕集器的材料为金属纤维、堇青石或碳化硅。

本发明的结构工作过程是：控制器接收压差传感器测得的系统压差，温度传感器测得的温度信号并参考机动车的里程判断是否达到再生条件；需要再生时，控制器将再生信号同时发送至设置的再生执行器；再生执行器通过电加热、微波加热、激光加热等方式注入能量至再生执行器附近区域的碳颗粒，使得碳颗粒达到氧化反应条件并迅速被排气中的氧气氧化掉；氧化反应所放出的热量使的该区域的温度迅速升高并通过微粒捕集器进行热传导，同时氧化过程产生的活性基也在热、化学作用下向四周传播；再生产生的热量、活性基在温度差、浓度差的作用下向附近的碳颗粒高速传播，使之达到再生条件实现再生并产生更多的能量和活性基；随着再生过程的进行，热量的累积效应使得颗粒捕集器的总体温度升高，更利于再生的进行，远离再生执行器的碳累积量较少的区域也达到再生条件；持续氧化一段时间可实现整个颗粒捕集器的完全再生。完全再生后微粒捕集器的前后压差，前部、中部、后部温度将趋于稳定，控制器通过压差传感器、温度传感器的信号来判断再生是否完成；若再生完成则关闭执行器，停止能量加注。

本发明基于点式启动再生的柴油机颗粒捕集器，包括与发动机相连的排气连接管，由压差传感器、温度传感器、再生执行器和控制单元构成实现各部分控制的电子控制系统。利用再生执行器产生的点式能量注入使再生执行器附近区域的碳颗粒再生，这些碳颗粒再生后会产生大量的热量；所产生的热量通过热传导、燃烧传递使附近的其它碳颗粒达到再生条件，开始再生；随着再生过程的进行，再生完后的颗粒产生的热累积现象使得颗粒捕集器的平均温度逐步上升，热传导、燃烧传递过程更为容易，从而最终实现整个颗粒捕集器的再生。

本发明的有益效果在于：利用特定点的能量注入再生颗粒捕集器中捕集的碳颗粒，并利用碳颗粒再生的氧化的热量、活性基来再生其附近的其它碳颗粒，从而有效的减少再生过程中的能量损失，节省大量的能源。

附图说明

图1是本发明颗粒捕集器再生系统示意图。

图中，1是控制器，2是前排气连接管，3是封装壳体，4是颗粒捕集器，5是再生执行器Ⅰ，6是再生执行器Ⅱ，7是再生执行器Ⅲ，8是压差传感器，9是温度传感器Ⅰ，10是温度传感器Ⅱ，11是温度传感器Ⅲ，12是后排气连接管。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行进一步的描述，本实施例只用于对本发明进行进一步的说明，但不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员可以根据上述本发明的内容作出一些非本质的改进和调整属于本发明保护的范围。

结合图1。

颗粒捕集器再生系统，包括颗粒捕集装置、再生装置和控制装置；颗粒捕集装置包括允许柴油机尾气通过、安装有前排气连接管和后排气连接管的封装外壳和设置于封装外壳中颗粒捕集器；再生装置由点阵布置于颗粒捕集器中的再生执行器构成，每个再生执行器由控制装置控制对颗粒捕集器局部碳颗粒注入再生启动能量；控制装置包括设置于颗粒捕集装置的压差传感器、温度传感器和再生控制器，再生控制器接收压差传感器、温度传感器信号并启动或关闭再生装置。

再生执行器在保证点阵布置前提下分别安装于颗粒捕集器微粒沉降量高位置，沉降量高位置包括颗粒捕集器轴向中心线各点。所谓点阵布置是由于本发明基于点式局部能量注入启动，均匀合理的布置可以使再生稳定，整体完成时间更同步，再生更彻底。

再生执行器通过电加热、微波加热或/和激光加热方式注入能量至再生执行器所在局部区域碳颗粒。上述能量注入方式可以一种或几种同时使用。

本例包括3个再生执行器和3个温度传感器，本例由控制器1、前段排气连接管2、颗粒捕集器封装外壳3、颗粒捕集器4、再生执行器I5、再生执行器II 6、再生执行器II I 7、压差传感器8、温度传感器I 9、温度传感器II 10、温度传感器III 11、后端排气连接管12构成。其中颗粒捕集器封装外壳3前后端分别与前段排气连接管2和后端排气连接管12连接；颗粒捕集器4封装在颗粒捕集器封装外壳3内；再生执行器I 5、再生执行器II 6、再生执行器III7在保证点阵布置前提下分别安装于颗粒捕集器微粒沉降量高的特定位置，本例再生执行器II 6设置在颗粒捕集器4轴向中心线上颗粒捕集器4中心，另外再生执行器I 5和再生执行器III7设置于颗粒捕集器4前后段等距离处，且根据尾气流经路径特征分别设置于颗粒捕集器4径向对称上、下两点；压差传感器8两个压力测量点分别置于前段排气连接管2和后端排气连接管12的中心段；温度传感器I 9，温度传感器II10，温度传感器III 11分别置于颗粒前段排气连接管2轴线中心、颗粒捕集器4轴线中心和后端排气连接管12轴线中心；控制器1接收压差传感器8、温度传感器I 9、温度传感器II10、温度传感器III 11的信号，颗粒捕集器4吸附碳颗粒后前后压差增大，根据压差大于设定值、温度低于设定值的策略判断是否达到再生条件，若达到再生条件则同时打开再生执行器I 5、再生执行器II6、再生执行器III 7开始注入能量启动再生过程；开始再生后控制器1实时监测压差传感器8、温度传感器II 10的信号当压差和温度均达到稳定则认为再生完成，停止再生执行器I 5、再生执行器II6和再生执行器III 7的能量加注过程。

再生启动的条件根据不同颗粒捕集器4可以不同，主要由压差设定值、温度设定值综合参考机动车的里程策略判断。如，某一已完成再生系统标定的柴油车其再生条件设定为压差传感器8的检测值在25kPa以上或未进行再生的时刻温度传感器I 9、温度传感器III 11的温度差在200℃以上或未进行再生的时刻温度传感器II 10的温度值在650℃以上或整车里程在500km后还未进行过一次再生；其终止再生的条件设定为压差传感器8的检测值在7kPa以内并且温度传感器II 10的温度值在500℃以下。在车辆正常运行过程中，其四项再生条件中的一项指标达到则需要进行主动再生，此时该信号给反馈至控制器1，由控制器1给出再生信号至再生执行器I 5、再生执行器II 6、再生执行器III 7，再生执行器I 5、再生执行器II 6、再生执行器III 7开始注入能量启动再生过程。再生开始后，颗粒捕集器4内的压差和温度均会发生变化，此时的压差传感器8的信号值会逐渐下降，控制器1在感知该压差变化后即给出停止能量注入的信号。此后，虽然再生执行器不再注入能量，但碳颗粒燃烧释放的能量会使再生过程继续持续进行直至达到再生终止的条件，即压差传感器8的检测值在7kPa以内并且温度传感器II 10的温度值在500℃以下。若某次再生不可靠，在控制器1给出停止能量注入的信号后，压差传感器8的反馈信号依然保持在7kPa以上的某个固定值或该信号反而升高，则说明本次再生未不可靠再生。此时，控制器1须再次给出再生信号至再生执行器I 5、再生执行器II 6、再生执行器III 7，再次执行以上再生过程并最终达到终止再生的条件即实现完全再生。

以上仅就三点式再生的颗粒捕集器4的工作过程做了说明，若将本发明中的再生控制器的数量作相应的减少和增多，即为单点式、两点式及多点式再生的颗粒捕集器。

本发明所涉及的颗粒捕集器可为通透式、壁流式及其它可用结构形式；颗粒捕集器的材料可以为金属纤维、堇青石、碳化硅或其他可用形式；再生控制器可以是加热型电阻丝、微波加热器、激光加热器或其他任何的可用形式；压差传感器可以为膜片式或其他任何可用形式；温度传感器可以是任何测量温度的可用设备。

Claims

1.颗粒捕集器再生系统，包括颗粒捕集装置、再生装置和控制装置，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的颗粒捕集器再生系统，其特征在于：所述再生执行器在保证点阵布置前提下分别安装于颗粒捕集器微粒沉降量高位置，沉降量高位置包括颗粒捕集器轴向中心线各点。

3.根据权利要求2所述的颗粒捕集器再生系统，其特征在于：所述再生执行器通过电加热、微波加热或/和激光加热方式注入能量至再生执行器所在局部区域碳颗粒。

4.根据权利要求1或2或3所述的颗粒捕集器再生系统，其特征在于：所述压差传感器压力测量点分别置于前段排气连接管和后端排气连接管的中心。

5.根据权利要求1或2或3所述的颗粒捕集器再生系统，其特征在于：所述温度传感器有3个，分别设置于前排气连接管轴线中心、颗粒捕集器轴线中心和后排气连接管轴线中心。

6.根据权利要求1或2或3所述的颗粒捕集器再生系统，其特征在于：所述再生执行器有1个或复数个。

7.根据权利要求1或2或3所述的颗粒捕集器再生系统，其特征在于：所述颗粒捕集器是通透式或壁流式。

8.根据权利要求7所述的颗粒捕集器再生系统，其特征在于：所述颗粒捕集器的材料为金属纤维、堇青石或碳化硅。