CN107842412B - 一种柴油机颗粒捕集器的再生方法和系统 - Google Patents

一种柴油机颗粒捕集器的再生方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种柴油机颗粒捕集器的再生方法和系统，发动机进气管上设置有节流阀，发动机的排气管后端连接有催化氧化器，催化氧化器的后端连接有颗粒捕集器，后处理控制器通过线路与节流阀、发动机、催化氧化器以及颗粒捕集器相连接。本发明通过后处理控制器判断是否达到被动再生干预碳载量从而提高被动再生的效率，降低了燃油消耗量，降低了成本，能够降低颗粒捕集器发生堵塞的风险。

Description

一种柴油机颗粒捕集器的再生方法和系统
技术领域
本发明涉及一种柴油机颗粒捕集器的再生方法和系统，属于柴油机后处理系统技术领域。
背景技术
DPF颗粒捕集器是一种安装在柴油发动机排放系统中的陶瓷过滤器，它将尾气中的颗粒排放物质进入大气之前将其捕捉。柴油发动机的污染主要来自三个方面：微粒排放物质、碳氢化合物、氮氧化合物和硫。其中微粒排放物质大部分是碳和碳化物的微小颗粒所组成的。微粒捕集器能够减少柴油发动机所产生的烟灰达90%以上。它的工作基本原理是：柴油微粒过滤器喷涂上金属铂、钯，柴油机发动机排除的含有碳粒的黑烟，通过专门的管道进入发动机尾气微粒捕集器，经过其内部密集设置的带式过滤器，将碳烟颗粒吸附在陶瓷制成的过滤器上。
在DPF长期工作中，捕集器里的颗粒物质逐渐增多会引起发动机背压升高，导致发动机性能下降，所以要除去沉积在DPF内部的颗粒物，恢复DPF的过滤性能，此过程叫做DPF再生。DPF的再生有主动再生和被动再生两种方法：
主动再生指的是利用外界能量，如喷入柴油在DOC上氧化放热来提高捕捉器内的温度，使微粒着火燃烧。被动再生是指：利用排气中的NO2在贵金属催化剂的作用下将DPF内部的碳进行化学反应去除。 NO2对被捕集的颗粒有很强的氧化能力，利用产生的NO2作为氧化剂除去微粒捕集器中的微粒并生成CO2，而NO2又被还原为NO，从而达到去除微粒的目的。
DOC内反应原理：
Figure 211666DEST_PATH_IMAGE002
DPF内反应原理：
Figure 191124DEST_PATH_IMAGE004
发明内容
本发明的目的是为了解决柴油机颗粒捕集器在主动再生过程中燃油消耗量大成本高的问题，提供了一种柴油机颗粒捕集器的再生方法和系统，采用后处理控制器判断是否达到被动再生干预碳载量从而提高被动再生的效率。
本发明采用如下技术方案：一种柴油机颗粒捕集器的再生系统，包括节流阀、催化氧化器、颗粒捕集器、后处理控制器；在发动机进气管上设置有节流阀，在发动机的排气管后端连接有催化氧化器，所述催化氧化器的后端连接有颗粒捕集器，所述后处理控制器通过线路与节流阀、催化氧化器以及颗粒捕集器相连接；
所述后处理控制器用于采集发动机的工况信息、催化氧化器的前温度T1、以及颗粒捕集器的前温度T2、后温度T3、控制颗粒捕集器两端的压差；
所述后处理控制器通过节流阀控制催化氧化器的前温度T1、以及颗粒捕集器的前温度T2、后温度T3、控制颗粒捕集器两端的压差。
一种柴油机颗粒捕集器的再生方法，包括如下步骤
（1）后处理控制器接收来自发动机的工况信息，根据发动机排气流量信号和压差信号，得到当前工况时颗粒捕集器内的碳载量值和碳载量的变化值；
（2）后处理控制器判断出颗粒捕集器内的碳载量和碳载量的变化值是否大于被动再生设定值，若碳载量和碳载量的变化值大于被动再生设定值，则后处理控制器开启被动再生控制模式；
（3）后处理控制器判断催化氧化器前温度T1、颗粒捕集器的前温度T2、后温度T3是否大于设定的最佳效率区间，若处于被动再生最佳效率区间时，则判断催化氧化器出口处的NO2/NOx；
若温度不在最佳效率区间时，后处理控制器调节进气节流阀减小进气量，快速提高催化氧化器前温度T1、颗粒捕集器的前温度T2、后温度T3至最佳效率区间，然后判断催化氧化器出口处NO2/NOx；
（4）后处理器判断NO2/NOx是否大于设定值，若大于设定值，则后处理控制器计算被动再生反应的碳，若颗粒捕集器中反应的碳大于设定值，且当前颗粒捕集器中的碳载量小于设定值时，后处理控制器停止干预，被动再生完全。
进一步的，柴油机颗粒捕集器的再生方法，所述被动再生最佳效率区间为300~400℃。
本发明具有如下优点：(1) 通过后处理控制器调节DOC和DPF温度和NO2/NOx比例快速提高DPF被动再生效果，降低了DPF发生堵塞的风险；
（2）采用本方法消除DPF碳载量可去除DPF主动再生系统，降低了后处理系统成本；
(3)有效避免主动再生带来的DPF烧坏的风险；
(4)大大地减少主动再生频率，或不进行主动再生，大大降低了燃油消耗量，降低了使用成本。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的工作原理示意图。
附图标记：发动机1、节流阀2、催化氧化器3、颗粒捕集器4、后处理控制器5。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步的描述。
如图1所示，一种柴油机颗粒捕集器的再生系统，包括发动机、节流阀、催化氧化器、颗粒捕集器、后处理控制器；发动机进气管上设置有节流阀，发动机的排气管后端连接有催化氧化器，催化氧化器的后端连接有颗粒捕集器，后处理控制器通过线路与节流阀、发动机、催化氧化器以及颗粒捕集器相连接；
后处理控制器用于采集发动机的工况信息、催化氧化器的前温度T1、以及颗粒捕集器的前温度T2、后温度T3、控制颗粒捕集器两端的压差；后处理控制器通过节流阀控制催化氧化器的前温度T1、以及颗粒捕集器的前温度T2、后温度T3、控制颗粒捕集器两端的压差。
如图2所示，一种柴油机颗粒捕集器的再生方法，包括如下步骤
（1）后处理控制器接收来自发动机的工况信息，根据发动机排气流量信号和压差信号，得到当前工况时颗粒捕集器内的碳载量值和碳载量的变化值；
（2）后处理控制器判断出颗粒捕集器内的碳载量和碳载量的变化值是否大于被动再生设定值，若碳载量和碳载量的变化值大于被动再生设定值，则后处理控制器开启被动再生控制模式；
（3）后处理控制器判断催化氧化器前温度T1、颗粒捕集器的前温度T2、后温度T3是否大于设定的最佳效率区间，若处于被动再生最佳效率区间时，则判断催化氧化器出口处的NO2/NOx；
若温度不在最佳效率区间时，后处理控制器调节进气节流阀减小进气量，快速提高催化氧化器前温度T1、颗粒捕集器的前温度T2、后温度T3至最佳效率区间，然后判断催化氧化器出口处NO2/NOx；
（4）后处理器判断NO2/NOx是否大于设定值，若大于设定值，则后处理控制器计算被动再生反应的碳，若颗粒捕集器中反应的碳大于设定值，且当前颗粒捕集器中的碳载量小于设定值时，后处理控制器停止干预，被动再生完全。
本发明中通过后处理控制器的被动再生干预，可快速提高DPF的被动再生效率，尽快将DPF内部的碳载量降低至较低水平。通过提高DPF被动再生效率，可大大延长DPF主动再生时间或者不需要主动再生，从而可以去掉DPF主动再生系统硬件，降低系统成本，减少主动再生带来的油耗增加，是一种非常理想经济的DPF再生方式。

Claims (1)

1.一种柴油机颗粒捕集器的再生系统，其特征在于：包括节流阀（2）、催化氧化器（3）、颗粒捕集器（4）、后处理控制器（5）；在柴油机进气管上设置有节流阀（2），在柴油机的排气管后端连接有催化氧化器（3），所述催化氧化器（3）的后端连接有颗粒捕集器（4），所述后处理控制器（5）通过线路与节流阀（2）、催化氧化器（3）以及颗粒捕集器（4）相连接；
所述后处理控制器（5）用于采集柴油机（1）的工况信息、催化氧化器（3）的前温度T1、以及颗粒捕集器（4）的前温度T2、后温度T3、控制颗粒捕集器（4）两端的压差；
所述后处理控制器（5）通过节流阀（2）控制催化氧化器（3）的前温度T1、以及颗粒捕集器（4）的前温度T2、后温度T3、颗粒捕集器（4）两端的压差；
采用该再生系统进行的再生方法包括如下步骤：
（1）后处理控制器接收来自柴油机的工况信息，根据柴油机排气流量信号和压差信号，得到当前工况时颗粒捕集器内的碳载量值和碳载量的变化值；
（2）后处理控制器判断出颗粒捕集器内的碳载量和碳载量的变化值是否大于被动再生设定值，若碳载量和碳载量变化值大于被动再生设定值，则后处理控制器开启被动再生控制模式；
（3）后处理控制器判断催化氧化器前温度T1、颗粒捕集器的前温度T2、后温度T3是否大于设定的最佳效率区间，若处于被动再生最佳效率区间时，所述被动再生最佳效率区间为300~400℃，则判断催化氧化器出口处的NO2/NOx；
若温度不在最佳效率区间时，后处理控制器调节进气节流阀减小进气量，快速提高催化氧化器前温度T1、颗粒捕集器的前温度T2、后温度T3至最佳效率区间，然后判断催化氧化器出口处NO2/NOx；
（4）后处理控制器判断NO2/NOx是否大于设定值，若大于设定值，则后处理控制器计算被动再生反应的碳，若颗粒捕集器中反应的碳大于设定值，且当前颗粒捕集器中的碳载量小于设定值时，后处理控制器停止干预，被动再生完全。
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