CN107237663A - 一种用于轻型车双蒸发式dpf再生系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种DPF再生系统，具体的说是一种用于轻型车双蒸发式DPF再生系统，属于柴油机尾气处理技术领域。其包括柴油机、油箱、ECU、DCU、一级蒸发式注入燃油装置、二级蒸发式注入燃油装置、一级氧化催化转化器和二级氧化催化转化器，柴油机的排气端通过排气歧管连接一级氧化催化转化器的进气端，一级氧化催化转化器的出气端通过第一中间排气管连接二级氧化催化转化器的进气端；柴油机和一级氧化催化转化器之间设有一级蒸发式注入燃油装置，一级氧化催化转化器和二级氧化催化转化器之间设有二级蒸发式注入燃油装置。本发明能对柴油机排气进行二次升温，能使可进行颗粒物捕集器再生的发动机工况范围大大增加。
Description
技术领域
本发明涉及一种DPF再生系统，具体的说是一种用于轻型车双蒸发式DPF再生系统，属于柴油机尾气处理技术领域。
背景技术
柴油机由于其经济性和动力性的优势，已经得到了广泛的应用，然而其尾气中的氮氧化物NOx和颗粒物(particulate matter，PM)排放，特别是颗粒物排放是同排量汽油机的30～80倍，严重危害人类生存环境和健康。目前，柴油机颗粒捕集器（Dieselparticulate filter，DPF）被认为是降低颗粒物排放最有效的后处理技术，而应用中的关键问题是再生。
现有技术中，一般采用氧化催化转化器上游排气管内二次燃油喷射的再生方法。氧化催化转化器上游排气管内二次燃油喷射再生是依靠增加柴油机排气中的碳氢化合物浓度，利用颗粒物捕集器上游氧化催化转化器对碳氢化合物的氧化放热来提高排气温度，使得颗粒物捕集器入口温度达到颗粒物的起燃温度，实现颗粒物捕集器主动再生。
目前，柴油机DPF再生系统主要采用单级氧化催化转化器提升排气温度，由于轻型车发动机布置空间有限，为将氧化催化转化器布置靠近排气歧管，而单级氧化催化转化器体积太大，空间不够，并且氧化催化转化器距离颗粒物捕集器远，会造成氧化催化转化器温度过低，氧化效率低导致二次污染。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足之处，从而提供一种用于轻型车双蒸发式DPF再生系统，颗粒物捕集器再生时，根据柴油机运行数据和氧化催化转化器的温度，实施计算评估氧化催化转化器的转化效率，分别精确控制两个氧化催化转化器前的燃油喷射量提高碳氢化合物的氧化放热效率，降低再生过程中的燃油消耗，防止碳氢化合物的二次污染；同时，双氧化催化转化器的合理应用，大大增加颗粒物捕集器再生时柴油机工况适应范围，降低不可再生的风险。
按照本发明提供的技术方案，一种用于轻型车双蒸发式DPF再生系统包括柴油机、油箱、ECU、DCU、一级蒸发式注入燃油装置、二级蒸发式注入燃油装置、一级氧化催化转化器和二级氧化催化转化器，柴油机通过供油管连接油箱，柴油机通过导线与ECU电连接，ECU通过导线与DCU电连接，其特征是： 柴油机的排气端通过排气歧管连接一级氧化催化转化器的进气端，一级氧化催化转化器的出气端通过第一中间排气管连接二级氧化催化转化器的进气端，二级氧化催化转化器的出气端通过第二中间排气管连接颗粒物捕集器进气端，颗粒物捕集器的出气端连接排气管；柴油机和一级氧化催化转化器之间设有一级蒸发式注入燃油装置，一级氧化催化转化器和二级氧化催化转化器之间设有二级蒸发式注入燃油装置；所述排气歧管上设有氧传感器和第一高温传感器，氧传感器和第一高温传感器通过导线与DCU电连接；第一中间排气管上设有第二高温传感器，第二高温传感器通过导线与DCU电连接；第二中间排气管上设有第三高温传感器，第三高温传感器通过导线与DCU电连接；排气管上设有第四高温传感器，第四高温传感器通过导线与DCU电连接；颗粒物捕集器前后端的第二中间排气管和排气管上设有压差传感器，压差传感器通过导线与DCU电连接。
进一步的，一级蒸发式注入燃油装置包括一级计量泵和一级蒸发嘴，一级计量泵进油端通过一级前油管连接油箱的一级出油端，一级计量泵出油端通过一级后油管连接一级蒸发嘴，一级蒸发嘴伸入排气歧管中；一级蒸发式注入燃油装置的一级计量泵和一级蒸发嘴分别通过导线与DCU电连接，DCU控制一级计量泵将油箱中的燃油供给一级蒸发嘴，一级蒸发嘴由DCU控制将一级计量泵供给的燃油气化后注入排气歧管中。
进一步的，二级蒸发式注入燃油装置包括二级计量泵和二级蒸发嘴，二级计量泵进油端通过二级前油管连接油箱的二级出油端，二级计量泵出油端通过二级后油管连接二级蒸发嘴，二级蒸发嘴伸入第一中间排气管中；二级蒸发式注入燃油装置的二级计量泵和二级蒸发嘴分别通过导线与DCU电连接，DCU控制二级计量泵将油箱中的燃油供给二级蒸发嘴，二级蒸发嘴由DCU控制，将二级计量泵供给的燃油气化后注入第一中间排气管中。
本发明与已有技术相比具有以下优点：
本发明结构简单、紧凑、合理，颗粒物捕集器再生过程中，能对柴油机排气进行二次升温，能使可进行颗粒物捕集器再生的发动机工况范围大大增加；提高二级氧化催化转化器工作时温度，能够使二级氧化催化转化器始终工作在较高的转化效率范围内；对柴油机影响小，燃油消耗小，不对环境产生二次污染，并具有良好的可靠性和耐久性；蒸发式注入燃油装置可将燃油气化，提供良好的燃油雾化，可按柴油机系统与颗粒物捕集器具体要求提供喷油量，从减小再生过程对柴油机的影响，一级氧化催化转化器用于提升排气温度，使其达到二级氧化催化转化器工作所需要的温度，发挥最大效率，二级氧化催化转化器将温度提升至颗粒物燃点550℃～600℃之间，油量控制精确，避免二次污染。
附图说明
图1为本发明的结构原理图。
附图标记说明：1-柴油机、2-油箱、3-ECU、4-DCU、5-一级计量泵、6-二级计量泵、7-一级蒸发嘴、8-二级蒸发嘴、9-氧传感器、10-第一高温传感器、11-第二高温传感器、12-第三高温传感器、13-第四高温传感器、14-压差传感器、15-一级氧化催化转化器、16-二级氧化催化转化器、17-颗粒物捕集器、18-排气歧管、19-排气管、20-第一中间排气管、21-第二中间排气管、22-一级后油管、23-一级前油管、24-二级后油管、25-二级前油管、26-供油管。
具体实施方式
下面本发明将结合附图中的实施例作进一步描述：
如图1所示，本发明主要包括柴油机1、油箱2、ECU3（柴油机电子控制单元Electroniccontrol unit）、DCU4（颗粒物捕集器电子控制单元Dosing control unit）、一级蒸发式注入燃油装置、二级蒸发式注入燃油装置、一级氧化催化转化器15和二级氧化催化转化器16。
柴油机1通过供油管26连接油箱2，柴油机1通过导线与ECU3电连接，ECU3通过导线与DCU电连接。ECU3读取柴油机1上的传感器并控制柴油机1运转，同时与DCU4相互进行接收和发送相关数据。
柴油机1的排气端通过排气歧管18连接一级氧化催化转化器15的进气端，一级氧化催化转化器15的出气端通过第一中间排气管20连接二级氧化催化转化器16的进气端，二级氧化催化转化器16的出气端通过第二中间排气管21连接颗粒物捕集器17进气端，颗粒物捕集器17的出气端连接排气管19。柴油机1的尾气依次通过排气歧管18、一级氧化催化转化器15、第一中间排气管20、二级氧化催化转化器16、第二中间排气管21、颗粒物捕集器17和排气管19，最后通过其他尾气后处理系统或直接排放到大气中。
柴油机1和一级氧化催化转化器15之间设有一级蒸发式注入燃油装置，一级氧化催化转化器15和二级氧化催化转化器16之间设有二级蒸发式注入燃油装置。
所述一级蒸发式注入燃油装置包括一级计量泵5和一级蒸发嘴7，一级计量泵5进油端通过一级前油管23连接油箱2的一级出油端，一级计量泵5出油端通过一级后油管22连接一级蒸发嘴7，一级蒸发嘴7伸入排气歧管18中。
一级蒸发式注入燃油装置的一级计量泵5和一级蒸发嘴7分别通过导线与DCU4电连接，DCU4控制一级计量泵5将油箱2中的燃油供给一级蒸发嘴7，一级蒸发嘴7由DCU4控制将一级计量泵5供给的燃油气化后注入排气歧管18中。
所述二级蒸发式注入燃油装置包括二级计量泵6和二级蒸发嘴8，二级计量泵6进油端通过二级前油管25连接油箱2的二级出油端，二级计量泵6出油端通过二级后油管24连接二级蒸发嘴8，二级蒸发嘴8伸入第一中间排气管20中。
二级蒸发式注入燃油装置的二级计量泵6和二级蒸发嘴8分别通过导线与DCU4电连接，DCU4控制二级计量泵6将油箱2中的燃油供给二级蒸发嘴8。二级蒸发嘴8由DCU4控制，将二级计量泵6供给的燃油气化后注入第一中间排气管20中。
所述排气歧管18上设有氧传感器9和第一高温传感器10，氧传感器9和第一高温传感器10通过导线与DCU4电连接。第一中间排气管20上设有第二高温传感器11，第二高温传感器11通过导线与DCU4电连接。第二中间排气管21上设有第三高温传感器12，第三高温传感器12通过导线与DCU4电连接。排气管19上设有第四高温传感器13，第四高温传感器13通过导线与DCU4电连接。颗粒物捕集器17前后端的第二中间排气管21和排气管19上设有压差传感器14，压差传感器14通过导线与DCU4电连接，压差传感器14采集颗粒物捕集器17两端压力差。
本发明的工作原理如下：
本发明的一二级蒸发式注入燃油装置可将燃油气化，提供良好的燃油雾化，可按柴油机与颗粒物捕集器具体要求提供喷油量，从减小再生过程对柴油机的影响，一级氧化催化转化器15用于提升排气温度，使其达到二级氧化催化转化器16工作所需要的温度，发挥最大效率，二级氧化催化转化器16将温度提升至颗粒物燃点550℃～600℃之间，油量控制精确，避免二次污染。
ECU3控制柴油机1运转过程中，将柴油机系统状态、转速、扭矩、进气量等数据传递给DCU4，DCU4同时采集压差传感器14的数据进行处理，根据柴油机运转工况的数据得出排气质量流量与颗粒物捕集器17的前端与后端压差的关系，将其与初始排气量与压差参数对比，并根据当前发动机运行时间、里程等其他条件进行判定颗粒物捕集器17是否需要再生。
当颗粒物捕集器17内的颗粒物达到设定值将触发DCU4内的再生开始设定，DCU4将读取一级氧化催化转化器15前端第一高温传感器10的温度，开始计算喷油量，同时根据当前氧传感器9和发动机系统1的参数进行油量修正，DCU4控制一级计量泵5从油箱2中抽取燃油并加压供给一级蒸发嘴7，DCU4控制一级蒸发嘴7使一级蒸发嘴7加热到600-800℃，将一级计量泵5提供的燃油在低氧环境中气化，将气化后燃油按照需求喷射量注入排气歧管18中，燃油雾化后于排气混合并在一级氧化催化转化器15中被氧化（化学反应方程HC+O2==CO2+H2O+热量），放出大量的热量，提供二级氧化催化转化器16转化效率较高所需要的温度350～400℃；同理触发DCU4内的再生开始时，DCU4将读取二级氧化催化转化器16前端高温传感器11的温度，开始计算喷油量，同时根据当前氧传感器9和发动机系统1的参数进行油量修正，DCU4控制二级计量泵6从油箱2中抽取燃油并加压供给二级蒸发嘴8，DCU4控制二级蒸发嘴8使二级蒸发嘴8加热到600-800℃，将二级计量泵6提供的燃油在低氧环境中气化，将气化后燃油按照需求喷射量注入一级氧化催化转化器15与二级氧化催化转化器16之间的连接管中，燃油雾化后于排气混合并在二级氧化催化转化器16中被氧化，放出大量的热量提供颗粒物捕集器17再生所需要的温度，DCU4读取高温传感器12和高温传感器13确认温度上升过程，颗粒物捕集器17的温度逐渐达到颗粒物燃点550～600℃，并维持一段时间，实现颗粒物捕集器17的再生。
Claims (3)
1.一种用于轻型车双蒸发式DPF再生系统，包括柴油机（1）、油箱（2）、ECU（3）、DCU（4）、一级蒸发式注入燃油装置、二级蒸发式注入燃油装置、一级氧化催化转化器（15）和二级氧化催化转化器（16），柴油机（1）通过供油管（26）连接油箱（2），柴油机（1）通过导线与ECU（3）电连接，ECU（3）通过导线与DCU（4）电连接，其特征是： 柴油机（1）的排气端通过排气歧管（18）连接一级氧化催化转化器（15）的进气端，一级氧化催化转化器（15）的出气端通过第一中间排气管（20）连接二级氧化催化转化器（16）的进气端，二级氧化催化转化器（16）的出气端通过第二中间排气管（21）连接颗粒物捕集器（17）进气端，颗粒物捕集器（17）的出气端连接排气管（19）；柴油机（1）和一级氧化催化转化器（15）之间设有一级蒸发式注入燃油装置，一级氧化催化转化器（15）和二级氧化催化转化器（16）之间设有二级蒸发式注入燃油装置；所述排气歧管（18）上设有氧传感器（9）和第一高温传感器（10），氧传感器（9）和第一高温传感器（10）通过导线与DCU（4）电连接；第一中间排气管（20）上设有第二高温传感器（11），第二高温传感器（11）通过导线与DCU（4）电连接；第二中间排气管（21）上设有第三高温传感器（12），第三高温传感器（12）通过导线与DCU（4）电连接；排气管（19）上设有第四高温传感器（13），第四高温传感器（13）通过导线与DCU（4）电连接；颗粒物捕集器（17）前后端的第二中间排气管（21）和排气管（19）上设有压差传感器（14），压差传感器（14）通过导线与DCU（4）电连接。
2.如权利要求1所述的一种用于轻型车双蒸发式DPF再生系统，其特征是：所述一级蒸发式注入燃油装置包括一级计量泵（5）和一级蒸发嘴（7），一级计量泵（5）进油端通过一级前油管（23）连接油箱（2）的一级出油端，一级计量泵（5）出油端通过一级后油管（22）连接一级蒸发嘴（7），一级蒸发嘴（7）伸入排气歧管（18）中；一级蒸发式注入燃油装置的一级计量泵（5）和一级蒸发嘴（7）分别通过导线与DCU（4）电连接，DCU（4）控制一级计量泵（5）将油箱（2）中的燃油供给一级蒸发嘴（7），一级蒸发嘴（7）由DCU（4）控制将一级计量泵（5）供给的燃油气化后注入排气歧管（18）中。
3.如权利要求1所述的一种用于轻型车双蒸发式DPF再生系统，其特征是：所述二级蒸发式注入燃油装置包括二级计量泵（6）和二级蒸发嘴（8），二级计量泵（6）进油端通过二级前油管（25）连接油箱（2）的二级出油端，二级计量泵（6）出油端通过二级后油管（24）连接二级蒸发嘴（8），二级蒸发嘴（8）伸入第一中间排气管（20）中；二级蒸发式注入燃油装置的二级计量泵（6）和二级蒸发嘴（8）分别通过导线与DCU（4）电连接，DCU（4）控制二级计量泵（6）将油箱（2）中的燃油供给二级蒸发嘴（8），二级蒸发嘴（8）由DCU（4）控制，将二级计量泵（6）供给的燃油气化后注入第一中间排气管（20）中。
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