CN104454084A - 一种反吹再生旋流捕集器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种反吹再生旋流捕集器，主要由外壳，三通电磁阀、T型进气口、二次捕集器电磁阀、二次静电捕集器、壁流式陶瓷过滤体、上游压力传感器，温度传感器、下游压力传感器、储气罐、气源、储气罐单向阀、电磁阀、车载电控单元ECU组成；其特征是三通电磁阀、二次捕集器电磁阀、储气罐单向阀、电磁阀等在车载电控单元ECU的控制下，在需要对捕集器进行反吹再生时，捕集器下游腔内形成均匀的旋流压力场，反吹再生气流将捕集的柴油机尾气颗粒物与壁流式捕集器进行分离，在逆向的反吹气流压力和车震作用下，壁流式捕集器中的颗粒物被吹往二次静电捕集器中，实现颗粒捕集器的再生。

Description

一种反吹再生旋流捕集器

技术领域

本发明涉及一种反吹再生旋流捕集器，属于汽车尾气净化领域。

背景技术

随着雾霾污染的日益严重，作为占机动车尾气污染40％以上的柴油机，排放的气体中的有害颗粒物是汽油机的30到80倍，其中0.01-10微米的颗粒物含有诸多致癌物质，直接排放于大气中，对其排放标准提出了日益严苛的要求，拟2013年7月实施的国4排放标准，在北京，上海等城市已经实施比国4更为严格的机动车尾气排放标准。

目前柴油机尾气处理控制技术的研究已经得到国内外专家的广泛关注，高压喷射、电控、高增压中冷、多气门、EGR等技术的采用，使柴油机排放得到进一步改善。由于我国柴油机结构、柴油燃料高硫的特点，使以上技术难以满足日趋严格的微粒排放法规，尤其是超细微粒的净化更为困难。同时，由于中国柴油机制造技术落后，过量的润滑油消耗也大都形成碳烟微粒排放。因此，采用微粒捕集器是降低柴油机碳烟微粒排放的重要选择。

微粒捕集器捕集效果随着柴油机进气量的增多，微粒沉积，过滤孔隙被堵塞，微粒捕集器背压升高，排气阻力增大，当达到20kpa限值后，发动机的功率和燃油经济性大大下降，所以必须及时对捕获沉积的颗粒进行及时清理，该过程称之为再生。

微粒捕集器的核心技术难点在于再生的控制，现有的柴油机微粒捕集器的再生方法可以分为主动再生和被动再生俩大方式，主动再生方法中包括喷油再生，微波加热再生，电加热再生，红外再生等方法等，结构与控制策略都比较复杂，且面临诸如喷油再生温度控制，能源供给，捕集器老化等一系列问题。被动再生包括催化剂涂层再生，燃油添加剂再生。连续再生，低温等离子再生，被动再生具有催化剂消耗量大，成本高，对油品硫含量要求高(低于50ppm，我国目前油品含量约为2000ppm)，技术不成熟等问题。

开发一种经济性好，再生效果优良的尾气颗粒捕集器系统尤为重要。目前研究的微粒捕集器中，作为主动再生的反吹再生排气方法，因为其不受燃油硫含量的限制，且无燃油二次消耗，无催化剂消耗等优点，成为工程师们努力的方向。

而目前科学界所提出的传统微粒捕集器反吹再生的技术存在诸多缺点，如在《汽车排气污染治理及催化转化器》[M](北京：化学工业出版社，2000：P297～299)中，介绍了采用单个或者或多个固定方向的喷嘴结构来进行的反吹再生技术，但对表面型过滤材料反吹再生时存在如下6个缺点：1、反吹平均压强过小，车用气源管路通常为1cm²，喷孔压强7kg/cm²，过滤面积6480cm²则平均压强为(7kg/cm²)/6480＝0.0011kg/cm²，其反吹压强较弱，反吹效果较差，粘结的微粒很难被吹掉。2、反吹气体压强无法保证均匀施于每个捕集器部分，只集中于某一部分。反吹气体方向性造成绝大部分面积不能被气体射束垂直地，强度均匀的吹到。3、反吹气体分离微粒需要较大的膨胀空间，整个分离过程需要停止工作，上游需要有足够的膨胀空间，使反吹气体可由下游经过过滤体到达上游有足够的空间，否则无法进入上游。对于行驶中的汽车而言很难为反吹再生提供足够大的膨胀体积。4、反吹后的微粒二次再生比较复杂，需要有另附二次收集装置。5、处理沉积的二次捕集的颗粒物，需要采用另一套复杂处理装置，如电加热法，喷射燃料法等。

本专利提供了一套新的反吹再生旋流捕集器技术，克服和改造了传统捕集器的诸多缺点，大大提高微粒捕集器的再生效果和再生周期。

发明内容

本发明的目的是提供一套新的反吹再生旋流捕集器技术，使捕集器下游腔内形成均匀的旋流压力场，反吹再生气流将捕集的柴油机尾气颗粒物与壁流式捕集器进行分离，提高单个再生周期的微粒再生效率和再生效果。

一种反吹再生旋流捕集器，主要由外壳，三通电磁阀、T型进气口、二次捕集器电磁阀、二次静电捕集器、壁流式陶瓷过滤体、上游压力传感器，温度传感器、下游压力传感器、储气罐、气源、储气罐单向阀、电磁阀、车载电控单元ECU组成，其特征是所述外壳分为进气口、捕集器上游、捕集器中段、捕集器下游和出气口几部分，外壳的进气口为T型进气口，与进气口相连接的为捕集器上游，外壳的捕集器中段内部安装有壁流式陶瓷过滤体，壁流式陶瓷过滤体的后段为捕集器下游；所述T型进气口处安装有三通电磁阀；所述捕集器上游的管体上安装有上游压力传感器，且捕集器上游的锥形管体处向外与二次静电捕集器相连接，二次静电捕集器的外延管体内设置有二次捕集器电磁阀；所述捕集器下游的管体上安装有温度传感器和下游压力传感器，且捕集器下游的锥形管体上内部具有同一旋向的旋流叶片导流结构和反吹管，反吹管外延与储气罐相连接，外延管内部设有储气罐单向阀；所述储气罐与车载气源相连接；所述三通电磁阀、二次捕集器电磁阀、上游压力传感器、温度传感器、下游压力传感器、储气罐单向阀和电磁阀均与车载电控单元ECU相连接并受其控制。

一种反吹再生旋流捕集器，所述车载电控单元ECU控制各阀的开关，在柴油机处于正常工况下的时，三通电磁阀将T型进气口的上端口关闭，二次捕集器电磁阀、储气罐单向阀均被关闭，柴油机尾气经T型进气口水平入口端进入捕集器，捕集器中壁流式陶瓷过滤体将尾气中的PM颗粒捕获于过滤体中，随着颗粒物的积累，排气背压升高，进而影响发动机的正常运行，车载电控单元ECU根据上下游压力传感器检测到的背压情况和温度传感器检测到的尾气温度情况以及车的整体运行情况发出反吹捕集器再生的执行命令，三通电磁阀将T型进气口的上端口开通，水平通向捕集器的端口闭合，电磁阀关闭，二次捕集器电磁阀、储气罐单向阀均被开通，储气罐中的压缩空气，流经单向阀，经过旋流叶片导流结构，在逆向的反吹气流压力和车震作用下，壁流式捕集器中的颗粒物被吹往二次静电捕集器中，实现颗粒捕集器的再生。

一种反吹再生旋流捕集器，所述捕集器下游的锥形管体上内部具有同一旋向的旋流叶片，反吹气流从储气罐流经反吹管到达旋流叶片导流结构时，压缩空气的方向被改变，形成旋流，该旋流提供气压较为均匀的内部流场，使附着较为牢固的尾气微粒被吹散和吹落。

一种反吹再生旋流捕集器，所述车载电控单元ECU控制微粒捕集器反吹时，三通电磁阀将T型进气口的上端口开通，水平通向捕集器的端口被闭合，此短暂再生阶段内，尾气从T型进气口的上端口直接排入大气。

一种反吹再生旋流捕集器，所述储气罐的容量为捕集器体积的0.8倍，储气压力维持在大于1MPa的范围内，反吹开启过程中每个周期不低于60s。

一种反吹再生旋流捕集器，所述捕集器在完成反吹再生后，二次捕集器电磁阀立即被关闭，防止捕集的颗粒逸散，同时尾气出口处电磁阀被开启，储气罐单向阀被关闭。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的捕集器下游的三视图及立体图。

图中：三通电磁阀1、T型进气口2、捕集器上游3、二次捕集器电磁阀4、二次静电捕集器5、壁流式陶瓷过滤体6、上游压力传感器7、外壳8、温度传感器9、下游压力传感器10、储气罐11、气源12、储气罐单向阀13、电磁阀14、旋流叶片导流结构15、车载电控单元ECU 16、捕集器下游17、反吹管18。

具体实施方式

以下为本发明较佳的实施方式，并不因此而限定了本发明的保护范围。

如图1及图2所示，一种反吹再生旋流捕集器，主要由外壳8，三通电磁阀1、T型进气口2、二次捕集器电磁阀4、二次静电捕集器5、壁流式陶瓷过滤体6、上游压力传感器7，温度传感器9、下游压力传感器10、储气罐11、气源12、储气罐单向阀13、电磁阀14、车载电控单元ECU 16组成，其特征是所述外壳8分为进气口、捕集器上游、捕集器中段、捕集器下游和出气口几部分，外壳8的进气口为T型进气口2，与进气口相连接的为捕集器上游3，外壳8的捕集器中段内部安装有壁流式陶瓷过滤体6，壁流式陶瓷过滤体6的后段为捕集器下游；所述T型进气口2处安装有三通电磁阀1；所述捕集器上游3的管体上安装有上游压力传感器，且捕集器上游3的锥形管体处向外与二次静电捕集器5相连接，二次静电捕集器5的外延管体内设置有二次捕集器电磁阀4；所述捕集器下游17的管体上安装有温度传感器9和下游压力传感器10，且捕集器下游17的锥形管体上内部具有同一旋向的旋流叶片导流结构15和反吹管18，反吹管18外延与储气罐11相连接，外延管内部设有储气罐单向阀13；所述储气罐11与车载气源12相连接；所述三通电磁阀1、二次捕集器电磁阀4、上游压力传感器7、温度传感器9、下游压力传感器10、储气罐单向阀13和电磁阀14均与车载电控单元ECU 16相连接并受其控制。

一种反吹再生旋流捕集器，所述车载电控单元ECU 16控制各阀的开关，在柴油机处于正常工况下的时，三通电磁阀1将T型进气口2的上端口关闭，二次捕集器电磁阀4、储气罐单向阀13均被关闭，柴油机尾气经T型进气口2水平入口端进入捕集器，捕集器中壁流式陶瓷过滤体6将尾气中的PM颗粒捕获于过滤体中，随着颗粒物的积累，排气背压升高，进而影响发动机的正常运行，车载电控单元ECU 16根据上下游压力传感器检测到的背压情况和温度传感器检测到的尾气温度情况以及车的整体运行情况发出反吹捕集器再生的执行命令，三通电磁阀1将T型进气口2的上端口开通，水平通向捕集器的端口闭合，电磁阀14关闭，二次捕集器电磁阀4、储气罐单向阀13均被开通，储气罐11中的压缩空气，流经单向阀13，经过旋流叶片导流结构15，在逆向的反吹气流压力和车震作用下，壁流式捕集器中的颗粒物被吹往二次静电捕集器5中，实现颗粒捕集器的再生。

一种反吹再生旋流捕集器，所述捕集器下游17的锥形管体上内部具有同一旋向的旋流叶片15，反吹气流从储气罐11流经反吹管18到达旋流叶片导流结构15时，压缩空气的方向被改变，形成旋流，该旋流提供气压较为均匀的内部流场，使附着较为牢固的尾气微粒被吹散和吹落。

一种反吹再生旋流捕集器，所述车载电控单元ECU 16控制微粒捕集器反吹时，三通电磁阀1将T型进气口2的上端口开通，水平通向捕集器的端口被闭合，此短暂再生阶段内，尾气从T型进气口2的上端口直接排入大气。

一种反吹再生旋流捕集器，所述储气罐11的容量为捕集器体积的0.8倍，储气压力维持在大于1MPa的范围内，反吹开启过程中每个周期不低于60s。

一种反吹再生旋流捕集器，所述捕集器在完成反吹再生后，二次捕集器电磁阀4立即被关闭，防止捕集的颗粒逸散，同时尾气出口处电磁阀14被开启，储气罐单向阀13被关闭。

Claims (6)

1.一种反吹再生旋流捕集器，主要由外壳，三通电磁阀、T型进气口、二次捕集器电磁阀、二次静电捕集器、壁流式陶瓷过滤体、上游压力传感器，温度传感器、下游压力传感器、储气罐、气源、储气罐单向阀、电磁阀、车载电控单元ECU组成，其特征是所述外壳分为进气口、捕集器上游、捕集器中段、捕集器下游和出气口几部分，外壳的进气口为T型进气口，与进气口相连接的为捕集器上游，外壳的捕集器中段内部安装有壁流式陶瓷过滤体，壁流式陶瓷过滤体的后段为捕集器下游；所述T型进气口处安装有三通电磁阀；所述捕集器上游的管体上安装有上游压力传感器，且捕集器上游的锥形管体处向外与二次静电捕集器相连接，二次静电捕集器的外延管体内设置有二次捕集器电磁阀；所述捕集器下游的管体上安装有温度传感器和下游压力传感器，且捕集器下游的锥形管体上内部具有同一旋向的旋流叶片导流结构和反吹管，反吹管外延与储气罐相连接，外延管内部设有储气罐单向阀；所述储气罐与车载气源相连接；所述三通电磁阀、二次捕集器电磁阀、上游压力传感器、温度传感器、下游压力传感器、储气罐单向阀和电磁阀均与车载电控单元ECU相连接并受其控制。

2.根据权利要求1所述的一种反吹再生旋流捕集器，其特征是所述车载电控单元ECU控制各阀的开关，在柴油机处于正常工况下的时，三通电磁阀将T型进气口的上端口关闭，二次捕集器电磁阀、储气罐单向阀均被关闭，柴油机尾气经T型进气口水平入口端进入捕集器，捕集器中壁流式陶瓷过滤体将尾气中的PM颗粒捕获于过滤体中，随着颗粒物的积累，排气背压升高，进而影响发动机的正常运行，车载电控单元ECU根据上下游压力传感器检测到的背压情况和温度传感器检测到的尾气温度情况以及车的整体运行情况发出反吹捕集器再生的执行命令，三通电磁阀将T型进气口的上端口开通，水平通向捕集器的端口闭合，电磁阀关闭，二次捕集器电磁阀、储气罐单向阀均被开通，储气罐中的压缩空气，流经单向阀，经过旋流叶片导流结构，在逆向的反吹气流压力和车震作用下，壁流式捕集器中的颗粒物被吹往二次静电捕集器中，实现颗粒捕集器的再生。

3.根据权利要求2所述的一种反吹再生旋流捕集器，其特征是所述所述捕集器下游的锥形管体上内部具有同一旋向的旋流叶片，反吹气流从储气罐流经反吹管到达旋流叶片导流结构时，压缩空气的方向被改变，形成旋流，该旋流提供气压较为均匀的内部流场，使附着较为牢固的尾气微粒被吹散和吹落。

4.根据权利要求2所述的一种反吹再生旋流捕集器，其特征是所述车载电控单元ECU控制微粒捕集器反吹时，三通电磁阀将T型进气口的上端口开通，水平通向捕集器的端口被闭合，此短暂再生阶段内，尾气从T型进气口的上端口直接排入大气。

5.根据权利要求1所述的一种反吹再生旋流捕集器，其特征是所述储气罐的容量为捕集器体积的0.8倍，储气压力维持在大于1MPa的范围内，反吹开启过程中每个周期不低于60s。

6.根据权利要求2所述的一种反吹再生旋流捕集器，其特征是所述捕集器在完成反吹再生后，二次捕集器电磁阀立即被关闭，防止捕集的颗粒逸散，同时尾气出口处电磁阀被开启，储气罐单向阀被关闭。