CN108279125A

CN108279125A - 一种汽油机颗粒捕集系统快速积灰装置

Info

Publication number: CN108279125A
Application number: CN201810039322.5A
Authority: CN
Inventors: 潘金冲; 华伦; 朱君君; 林延松
Original assignee: Suzhou Automotive Research Institute of Tsinghua University
Current assignee: Suzhou Automotive Research Institute of Tsinghua University
Priority date: 2018-01-16
Filing date: 2018-01-16
Publication date: 2018-07-13
Anticipated expiration: 2038-01-16
Also published as: CN108279125B

Abstract

本发明公开了一种汽油机颗粒捕集系统快速积灰装置，汽油机的进油端连接燃油供给系统，所述燃油供给系统包括并列设置的纯燃油供给系统和掺烧燃油供给系统，汽油机的出气端连接积灰系统，所述积灰系统连接除碳补气系统。可以有效、快速的将灰分沉积在颗粒捕集系统内，高效的模拟了灰分在整车实际行驶过程中的产生与积累过程。

Description

一种汽油机颗粒捕集系统快速积灰装置

技术领域

本发明涉及一种汽油机颗粒捕集系统，具体地涉及一种汽油机颗粒捕集系统快速积灰装置。

背景技术

汽油机具有转速高、结构简单、质量轻、造价低廉、运转平稳、使用维修方便等大量特点，其目前在汽车上特别是小型乘用车中是最常见的动力系统。根据统计，2015年，全国乘用车销量突破2000万辆，随之而来的是大量的汽车污染物排放，其产生的污染物对环境与人体的危害也达到了空前的严重，各地的限购、限行及地方排放法规也在不断推出实行以尽量降低污染物的排放，但污染物的排放仍然面临巨大的挑战。

轻型车第六阶段排放法规（简称“国六”）实施在即，其对污染物排放尤其是颗粒物数量（PN）的排放提出了极为苛刻的要求，使用颗粒捕集系统（GPF系统）是能够有效满足国六排放要求的一种技术手段，从而达到减少污染物的排放与环境保护的目的。在未来的实际应用中，如何使GPF系统在法规要求的行驶里程内能够有效、稳定、长期的起到降低污染物排放的要求将成为GPF系统载体供应商、整车厂、润滑油供应商面临的一大难题。研究表明，对GPF系统产生重要影响的因素之一是灰分，灰分的主要成分是Ca、Mg、P等金属盐类，其主要来源则是润滑油中的燃油添加剂。

如何快速、有效同时兼顾成本的来研究灰分对GPF系统的影响成为了GPF系统载体供应商、整车厂、润滑油供应商的一大难题。

发明内容

为了解决上述存在的技术问题，本发明提供了一种汽油机颗粒捕集系统快速积灰装置，可以有效、快速的将灰分沉积在颗粒捕集系统内，可以高效的模拟灰分在整车实际行驶过程中的产生与积累过程。

本发明的技术方案是：

一种汽油机颗粒捕集系统快速积灰装置，汽油机的进油端连接燃油供给系统，所述燃油供给系统包括并列设置的纯燃油供给系统和掺烧燃油供给系统，汽油机的出气端连接积灰系统，所述积灰系统连接除碳补气系统。

在其中的一个实施例中，所述掺烧燃油供给系统中掺烧燃油为汽油和润滑油的混合油。

在其中的一个实施例中，所述掺烧燃油供给系统包括通过管路依次连接的用于储存润滑油的储油桶、第三燃油滤清器、第一电动泵、第一稳压罐、第二稳压罐、第二电动泵、混合油冷却器和第四燃油滤清器，所述第三燃油滤清器与所述储油桶之间的管路上设有第二进油阀，所述外部供油管路连接至所述储油桶且所述储油桶与所述外部供油管路之间的管路上设有第三进油阀，所述第四燃油滤清器连接至所述第二供油管路。

在其中的一个实施例中，所述积灰系统包括沿出气方向依次设置的三效催化器和颗粒过滤器。

在其中的一个实施例中，所述除碳补气系统包括通过管路连接的压缩空气源和空气流量计，所述空气流量计经管路连接至所述三效催化器、颗粒过滤器之间，所述空气流量计与所述积灰系统之间的管路上设有调压阀。

在其中的一个实施例中，还包括连接至所述汽油机的控制装置，所述颗粒过滤器的入口端设有氧气浓度传感器，所述氧气浓度传感器与所述控制装置信号连接。

在其中的一个实施例中，所述三效催化器的入口端设有第一温度传感器和第一压力传感器，所述颗粒过滤器的入口端设有第二温度传感器和第二压力传感器，所述颗粒过滤器的出口端设有第三温度传感器和第三压力传感器，所述第一温度传感器、第一压力传感器、第二温度传感器、第二压力传感器、第三温度传感器、第三压力传感器分别与所述控制装置信号连接。

与现有技术相比，本发明的优点是：

1、可以有效、快速的将灰分沉积在颗粒捕集系统内，高效的模拟了灰分在整车实际行驶过程中的产生与积累过程，为整车厂、润滑油供应商、GPF载体供应商研究灰分对GPF系统的影响提供了快速有效的方法。

2、采用了正常燃烧模式与掺烧模式二种兼用燃烧模式，掺烧模式可以使发动机燃烧产生的灰分通过排气排出，最终被GPF系统所捕集；正常燃烧模式可以尽量解决由掺烧模式带给发动机的非正常现象，如缸内积碳、喷油器堵塞等。

3、采用了将汽油与润滑油按一定比例混合通过喷油器喷入发动机燃烧室进行燃烧的全新掺烧模式，该模式能够最大程度的模拟发动机实际润滑油消耗过程及灰分产生的过程，在研究得出一种快速积灰方法的同时又不乏符合实际的应用性。

4、采用了补气除碳装置直接在颗粒捕集器前通入一定量的空气，提供碳烟再生的氧气条件，除去GPF内捕集的碳烟，避免可能存在的碳烟对灰分精确计量造成的误差。

5、采用由二级燃油滤清器、二级电动燃油供给泵、二级燃油稳压罐组合形成的掺烧燃油供给系统，该系统可以长期、稳定的提供掺烧模式下所需的燃油，保证发动机在掺烧模式下的燃油正常供给。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明汽油机颗粒捕集系统快速积灰装置的一实施例的原理框图。其中：1、纯燃油供给系统；1-1、第一燃油滤清器；1-2、第二燃油滤清器；1-3、燃油消耗仪；

2、掺烧燃油供给系统；2-1、储油桶；2-2、第三燃油滤清器；2-3、第一电动泵；2-4、第一稳压罐；2-5、第二稳压罐；2-6、第二电动泵；2-7、混合油冷却器；2-8、第四燃油滤清器；

3、汽油机；

4、除碳补气系统；4-1、压缩空气源；4-2、空气流量计；4-3、调压阀；4-4、氧气浓度传感器；

5、积灰系统；5-1、三效催化器；5-2、颗粒过滤器；5-3、第一温度传感器；5-4、第一压力传感器；5-5、第二温度传感器；5-6、第二压力传感器；5-7、第三温度传感器；5-8、第三压力传感器；

6、外部供油管路；

7、第一进油阀；

8、第二进油阀；

9、第三进油阀；

10、第一供油管路；

11、第二供油管路；

12、第一供油阀；

13、第二供油阀；

14、控制装置。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

实施例：

下面结合附图，对本发明的较佳实施例作进一步说明。

如图1所示，一种汽油机颗粒捕集系统快速积灰装置，汽油机的进油端连接燃油供给系统，燃油供给系统包括并列设置的纯燃油供给系统1和掺烧燃油供给系统2，纯燃油供给系统1用于给汽油机供给纯燃油（汽油），掺烧燃油供给系统2用于给汽油机供给混合燃油（例如汽油与润滑油的混合油），汽油机3的出气端连接积灰系统5，积灰系统5连接除碳补气系统4，除碳补气系统4提供碳烟再生的氧气条件，除去GPF内捕集的碳烟。

具体的，纯燃油供给系统1、掺烧燃油供给系统2分别经第一供油管路10、第二供油管路11连接至汽油机3，第一供油管路10、第二供油管路11上分别设置第一供油阀12、第二供油阀13，通过第一供油阀12、第二供油阀13来控制燃烧模式，其中，掺烧燃油供给系统中的掺烧燃油为汽油和润滑油的混合油。

纯燃油供给系统1包括通过管路依次连接的第一燃油滤清器1-1、第二燃油滤清器1-2和燃油消耗仪1-3，第一燃油滤清器1-1的入口端连接至外部供油管路6，第一燃油滤清器1-1与外部供油管路6之间的管路上设有第一进油阀7，燃油消耗仪1-3连接至第一供油管路10。外部供油管路6可以连接油箱。

掺烧燃油供给系统2包括通过管路依次连接的用于储存润滑油的储油桶2-1、第三燃油滤清器2-2、第一电动泵2-3、第一稳压罐2-4、第二稳压罐2-5、第二电动泵2-6、混合油冷却器2-7和第四燃油滤清器2-8，第三燃油滤清器2-2与储油桶2-1之间的管路上设有第二进油阀8，外部供油管路6连接至储油桶2-1且在储油桶2-1与外部供油管路6之间的管路上设有第三进油阀9，第四燃油滤清器2-8连接至第二供油管路11。

积灰系统5包括沿出气方向依次设置的三效催化器5-1和颗粒过滤器5-2。

除碳补气系统4包括通过管路连接的压缩空气源4-1和空气流量计4-2，空气流量计4-2经管路连接至三效催化器5-1与颗粒过滤器5-2之间，空气流量计4-2与积灰系统5之间的管路上设有调压阀4-3。

为了便于监控汽油机的运行参数，还可以设有控制装置14，汽油机3的OBD端口通过线束连接控制装置14，同时在颗粒过滤器5-1的入口端设有氧气浓度传感器4-4，氧气浓度传感器4-4与控制装置14信号连接，以便于对氧气浓度进行实时监控，通过调压阀4-3、空气流量计4-2来控制碳烟再生所需氧气浓度。

为了便于监控积灰系统内的温度和压力，在三效过滤器5-1的入口端设有第一温度传感器5-3和第一压力传感器5-4，颗粒过滤器5-2的入口端设有第二温度传感器5-5和第二压力传感器5-6，颗粒过滤器5-2的出口端设有第三温度传感器5-7和第三压力传感器5-8，第一温度传感器5-3、第一压力传感器5-4、第二温度传感器5-5、第二压力传感器5-6、第三温度传感器5-7、第三压力传感器5-8分别与控制装置14信号连接。

具体的使用方法如下：

使用时，关闭掺烧燃油系统，打开纯燃油系统，同时将除碳补气系统的开关设置为关闭状态，运行发动机，打开控制装置开始监控发动机运行参数，按发动机厂家工况与时间要求对发动机进行磨合及催化器预处理试验，期间各参数也可以根据不同的研究者要求进行选择性、周期性记录。

磨合结束后，关闭纯燃油系统，同时打开掺烧燃油系统，合理设定发动机最优工况，但T₂温度不得低于碳烟燃烧温度，T₁温度不得高于三效催化器厂家规定最大温度，开始进行掺烧试验；掺烧时间可根据目标积灰量、颗粒捕集器内允许最大碳载量、发动机运行参数、机油稀释情况合理设定，掺烧试验结束后关闭掺烧燃油系统，打开正常燃油系统，同时将除碳补气系统的开关设置为打开状态，调节开关设置最优补气流量（如不能确定可在保证T₂温度与P₂的压力不明显改变的条件下设置为最大），正常燃烧试验时间可根据研究者经验合理确定；掺烧试验与正常燃烧试验期间须尽量实时记录发动机台架数据与ECU数据，方便后续参数、问题等分析。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims

1.一种汽油机颗粒捕集系统快速积灰装置，其特征在于，汽油机（3）的进油端连接燃油供给系统，所述燃油供给系统包括并列设置的纯燃油供给系统（1）和掺烧燃油供给系统（2），汽油机（3）的出气端连接积灰系统（5），所述积灰系统（5）连接除碳补气系统（4）。

2.根据权利要求1所述的汽油机颗粒捕集系统快速积灰装置，其特征在于，所述掺烧燃油供给系统（2）中掺烧燃油为汽油和润滑油的混合油。

3.根据权利要求1所述的汽油机颗粒捕集系统快速积灰装置，其特征在于，所述掺烧燃油供给系统（2）包括通过管路依次连接的用于储存润滑油的储油桶（2-1）、第三燃油滤清器（2-2）、第一电动泵（2-3）、第一稳压罐（2-4）、第二稳压罐（2-5）、第二电动泵（2-6）、混合油冷却器（2-7）和第四燃油滤清器（2-8），所述储油桶（2-1）连接外部供油管路（6），所述第四燃油滤清器（2-8）连接至第二供油管路（11）。

4.根据权利要求1所述的汽油机颗粒捕集系统快速积灰装置，其特征在于，所述积灰系统（5）包括沿出气方向依次设置的三效催化器（5-1）和颗粒过滤器（5-2），所述除碳补气系统（4）经管路连接至三效催化器（5-1）和颗粒过滤器（5-2）之间。

5.根据权利要求4所述的汽油机颗粒捕集系统快速积灰装置，其特征在于，所述除碳补气系统（4）包括通过管路连接的压缩空气源（4-1）和空气流量计（4-2），所述空气流量计（4-2）经管路连接至三效催化器（5-1）和颗粒过滤器（5-2）之间，所述空气流量计（4-2）与积灰系统（5）之间的管路上设有调压阀（4-3）。

6.根据权利要求4或5所述的汽油机颗粒捕集系统快速积灰装置，其特征在于，所述汽油机还连接控制装置（14），所述颗粒过滤器（5-2）的入口端设有氧气浓度传感器（4-4），所述氧气浓度传感器（4-4）与所述控制装置（14）信号连接。

7.根据权利要求6所述的汽油机颗粒捕集系统快速积灰装置，其特征在于，所述三效催化器（5-1）的入口端设有第一温度传感器（5-3）和第一压力传感器（5-4），所述颗粒过滤器（5-2）的入口端设有第二温度传感器（5-5）和第二压力传感器（5-6），所述颗粒过滤器（5-2）的出口端设有第三温度传感器（5-7）和第三压力传感器（5-8），所述第一温度传感器（5-3）、第一压力传感器（5-4）、第二温度传感器（5-5）、第二压力传感器（5-6）、第三温度传感器（5-7）、第三压力传感器（5-8）分别与所述控制装置（14）信号连接。