CN103422946A - 发动机dpf可控再生系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种发动机DPF可控再生系统。该系统包括:DPF被动再生系统和可控主动再生系统;其中,DPF被动再生系统包括设置在发动机排气系统管路上的:DOC和DPF,以及设置在DPF出口的DPF出口压力传感器和设置在DOC入口的DOC入口压力传感器,DPF出口压力传感器和DOC入口压力传感器的输出端分别连接到ECU;可控主动再生系统包括:燃烧器、燃烧器喷油器和油泵,燃烧器设置在发动机排气系统管路上,且位于DOC的排气上游,燃烧器喷油器设置在发动机排气系统管路上,且位于燃烧器的排气上游,燃烧器喷油器通过油路与油泵相连接。由于该发动机DPF可控再生系统在现有DPF被动再生系统的基础上增加了可控再生系统,保证了再生可靠性和使用广泛性的同时降低了再生成本。
Description
技术领域
本发明涉及发动机领域,特别涉及一种发动机DPF可控再生系统。
背景技术
现有技术方案中,发动机DPF再生指的是当DPF中存储的颗粒物达到一定限度,通过压力传感器检测到DPF出口和入口压差升高到某一限值,必须采取措施除掉DPF中颗粒物的技术。DPF主动再生是指在DPF中喷射燃油助燃,推动DPF再生的技术;DPF被动再生指的是仅依靠发动机排气热量使DPF再生的技术。发动机在采用“DOC+DPF”且DPF采用被动再生技术路线降低尾气排放的原理是:DOC(氧化催化器)是发动机尾气净化氧化反应的主要场所,DPF(颗粒捕捉器)拦截并存储、燃烧排气中的颗粒物(PM)。该技术路线的具体工作原理是:把发动机排气先引入DOC(氧化催化器)中,在DOC段,发动机排气中的一氧化碳、碳氢化合物被氧化成无害的水和二氧化碳,一氧化氮被氧化成二氧化氮,生成的二氧化氮在DPF(颗粒捕捉器)中可作为氧化剂氧化颗粒物(PM),使颗粒物在DPF中燃烧生成无害的二氧化碳和水等化合物,实现净化发动机尾气排放的目标,同时实现DPF的被动再生功能。具体过程如图1所示:新鲜空气通过空气滤清器7后,经涡轮增压器6增压后再经发动机进气系统管路5、进气中冷器4、发动机进气管3进入发动机2;发动机排气经发动机排气管1和发动机排气系统管路8,依次流经DOC13(氧化催化器)、DPF12(颗粒捕捉器)以及消声器10排出;ECU9(发动机电子控制器)监测DPF(颗粒过滤器)出口压力传感器11与DOC入口压力传感器14的压力差值在某一限值(该限值为系统正常工作允许的最高压力差值)内时,发动机排气先引入DOC13(氧化催化器)中,在DOC13段,发动机排气中的一氧化碳、碳氢化合物被氧化成无害的水和二氧化碳,一氧化氮被氧化成二氧化氮,生成的二氧化氮在DPF12(颗粒捕捉器)中可作为氧化剂氧化颗粒物(PM),使颗粒物在DPF12中燃烧生成无害的二氧化碳和水等化合物,实现净化发动机尾气排放的目标,同时实现DPF的再生功能。
现有技术方案中,发动机在采用“DOC+DPF”且DPF采用被动再生技术路线降低尾气排放时,DPF被动再生是依靠发动机排气热量使颗粒物和二氧化氮(DOC段的反应产物)燃烧实现的。该技术路线在DPF再生时存在的缺点是:当发动机在特定工况(如低速低负荷等工况)排气温度较低时,排气不能提供足够的热量使颗粒物和二氧化氮燃烧,从而导致DPF再生失败,排气系统背压上升,发动机性能恶化,严重时甚至存在导致整台发动机报废的隐患;且所述现有技术方案的使用范围有限,尤其不适用在低速低负荷等工况较多的公交车发动机上。而DPF主动再生需要在DPF中喷射燃油助燃,造成DPF再生的成本上升。
发明内容
本发明是为了克服上述现有技术中缺陷,提供了一种结构合理简单,再生可靠性高、使用范围广、成本低的发动机DPF可控再生系统。
为达到上述目的,根据本发明提供了一种发动机DPF可控再生系统,包括:DPF被动再生系统和可控主动再生系统;其中,DPF被动再生系统包括设置在发动机排气系统管路上的:DOC和DPF,以及设置在DPF出口的DPF出口压力传感器和设置在DOC入口的DOC入口压力传感器,DPF出口压力传感器和DOC入口压力传感器的输出端分别连接到ECU;可控主动再生系统包括:燃烧器、燃烧器喷油器和油泵,燃烧器设置在发动机排气系统管路上,且位于DOC的排气上游,燃烧器喷油器设置在发动机排气系统管路上,且位于燃烧器的排气上游,燃烧器喷油器通过油路与油泵相连接;ECU通过不断监测、判断DPF出口压力传感器与DOC入口压力传感器的压力差值是否大于设定限值,以发出相应指令控制发动机DPF可控再生系统在单独应用DPF被动再生系统和结合应用可控主动再生系统之间的循环切换工作。
上述技术方案中,消声器设置在发动机排气系统管路上,且位于所述DPF的排气下游。
与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:由于该发动机DPF可控再生系统在现有DPF被动再生系统的基础上增加了可控再生系统,能够根据不同工况选择不同的再生方式,不需要一直喷射燃油助燃,保证了再生可靠性和使用广泛性的同时降低了再生成本。
附图说明
图1是现有发动机DPF再生系统的结构示意图;
图2是本发明的发动机DPF可控再生系统的结构示意图;
结合附图在其上标记以下附图标记:
1-发动机排气管,2-发动机,3-发动机进气管,4-进气中冷器,5-发动机进气系统管路,6-涡轮增压器,7-空气滤清器,8-发动机排气系统管路,9-ECU,10-消声器,11-DPF出口压力传感器,12-DPF,13-DOC,14-DOC入口压力传感器,15-燃烧器,16-燃烧器喷油器,17-油泵。
具体实施方式
下面结合附图,对本发明的一个具体实施方式进行详细描述,但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。需要理解的是,本发明的以下实施方式中所提及的“上”、“下”、“左”、“右”、“正面”和“反面”均以图2所示的方向为基准,这些用来限制方向的词语仅仅是为了便于说明,并不代表对本发明具体技术方案的限制。
如图2所示,本发明的发动机DPF可控再生系统是在现有DPF被动再生系统的基础上增加了可控主动再生系统,现有DPF被动再生系统主要包括依次设置在发动机排气系统管路8上的:DOC13(氧化催化器)和DPF12(颗粒过滤器),以及设置在DPF12出口的DPF出口压力传感器11和设置在DOC入口的DOC入口压力传感器14,DPF出口压力传感器11和DOC入口压力传感器14的输出端分别连接到ECU 9(发动机电子控制器);可控主动再生系统包括:燃烧器15、燃烧器喷油器16和油泵17,其中,燃烧器15设置在发动机排气系统管路8上,且位于DOC13(氧化催化器)左侧排气上游,DOC入口压力传感器14设置在燃烧器15和DOC13之间,燃烧器喷油器16设置在发动机排气系统管路8上,且位于燃烧器15的左侧排气上游,燃烧器喷油器16通过油路与油泵17相连接。
具体再生过程为:新鲜空气通过空气滤清器7后,经涡轮增压器6增压后再经发动机进气系统管路5、进气中冷器4、发动机进气管3进入发动机2;发动机排气经发动机排气管1和发动机排气系统管路8,依次流经燃烧器15、DOC13(氧化催化器)、DPF12(颗粒捕捉器)以及消声器10排出。
过程一:当ECU9监测DPF出口压力传感器11与DOC入口压力传感器14的压力差值在某一限值(该限值为系统正常工作允许的最高压力差值)内时,系统按照现有技术方案工作,即发动机排气先引入DOC13(氧化催化器)中,在DOC13段,发动机排气中的一氧化碳、碳氢化合物被氧化成无害的水和二氧化碳,一氧化氮被氧化成二氧化氮,生成的二氧化氮在DPF12(颗粒捕捉器)中可作为氧化剂氧化颗粒物(PM),使颗粒物在DPF中燃烧生成无害的二氧化碳和水等化合物,实现净化发动机尾气排放的目标,同时实现DPF的再生功能。
过程二:当ECU9监测到DPF出口压力传感器11与DOC入口压力传感器14的压力差值大于某一限值(该限值为系统正常工作允许的最高压力差值)时,证明发动机排气不能提供足够的热量使颗粒物和二氧化氮反应,ECU9立即发出指令,使油泵17中的燃油通过燃烧器喷油器16喷出,燃油在自身高压雾化下与排气充分混合,二者共同进入燃烧器15中并完成燃烧,提高了排气温度,保证排气有足够的热量使DPF12中的颗粒物和二氧化氮燃烧,净化排气,同时实现DPF的再生功能。
ECU9通过不断监测、判断DPF出口压力传感器11与DOC入口压力传感器14的压力差值是否大于某一限值(该限值为系统正常工作允许的最高压力差值),并发出相应指令使系统在过程一和过程二之间循环切换工作,使尾气成功净化,同时保证DPF在发动机任何工况下都能按需要实现可靠被动再生。
由于该发动机DPF可控再生系统在现有DPF被动再生系统的基础上增加了可控再生系统,能够根据不同工况选择不同的再生方式,不需要一直喷射燃油助燃,保证了再生可靠性和使用广泛性的同时降低了再生成本。
以上公开的仅为本发明的几个具体实施例,但是,本发明并非局限于此,任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种发动机DPF可控再生系统,其特征在于:包括:DPF被动再生系统和可控主动再生系统;其中,所述DPF被动再生系统包括设置在发动机排气系统管路上的:DOC和DPF,以及设置在DPF出口的所述DPF出口压力传感器和设置在所述DOC入口的DOC入口压力传感器,所述DPF出口压力传感器和DOC入口压力传感器的输出端分别连接到ECU;所述可控主动再生系统包括:燃烧器、燃烧器喷油器和油泵,所述燃烧器设置在发动机排气系统管路上,且位于所述DOC的排气上游,所述燃烧器喷油器设置在发动机排气系统管路上,且位于所述燃烧器的排气上游,所述燃烧器喷油器通过油路与所述油泵相连接;所述ECU通过不断监测、判断所述DPF出口压力传感器与DOC入口压力传感器的压力差值是否大于设定限值,以发出相应指令控制发动机DPF可控再生系统在单独应用DPF被动再生系统和结合应用可控主动再生系统之间的循环切换工作。
2.根据权利要求1所述的发动机DPF可控再生系统,其特征在于:消声器设置在发动机排气系统管路上,且位于所述DPF的排气下游。
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