CN108843426A - 柴油颗粒捕集器用自动除灰装置 - Google Patents

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高祥
尚明
胡建月
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Abstract

本发明公开了一种柴油颗粒捕集器用自动除灰装置，包括第一电控阀（1）、第二电控阀（3）、灰分收集箱（4）、第三电控阀（5）、第四电磁阀（8）、第一三通管道（9）、第二三通管道（10）、第三三通管道（11）及第四三通管道（12）；第一三通管道连第一电控阀、第一法兰（2）和第二电控阀，第二三通管道连第四电磁阀、第二法兰（6）和第三电控阀；第三三通管道连第四电磁阀和第一电控阀，第三三通管道的第三个端头为进气端，第四三通管道连第二电控阀、灰分收集箱和第三电控阀，第四三通管道的第三个端头为出气端。本发明能够自动清除DPF载体内部累积的灰分并收集在灰分收集箱内，保证再生控制的准确性，节约再生成本，使用方便。

Description

柴油颗粒捕集器用自动除灰装置
技术领域
本发明涉及柴油机尾气后处理技术领域，尤其涉及一种柴油颗粒捕集器用自动除灰装置。
背景技术
随着交通运输行业的迅猛发展，柴油车的保有量不断增加，也因此为人类带来了诸多便利。但是，便利之余，其严重的尾气排放也威胁着人类的生存环境和自身的健康。
柴油机由于其燃烧方式的独特性，燃烧产物中主要包含碳氢化合物（HC）、一氧化碳（CO）、碳烟（C）和氮氧化合物（NOx）。随着排放法规的不断严格，对上述几种排放物的限值的要求也越来越苛刻，因此，为了满足法规要求，机外后处理技术得到了广泛推广。为了降低碳颗粒，提出了柴油颗粒捕集器（DPF）技术。DPF技术通常采用壁流式载体，通过表面和内部混合的过滤装置捕捉颗粒，例如扩散沉淀、惯性沉淀或者线性拦截，能够有效地净化排气中70％～90％的颗粒。
随着运行时间的增加，过滤材料中的微粒聚集增多，过滤效率降低，排气背压上升，导致发动机动力性和经济性恶化。在使用一段时间后需要将微粒清除掉，即为微粒捕集器再生，因此目前对于DPF的研究主要集中在再生方面。DPF再生主要分为主动再生和被动再生。主动再生是指利用外加能量使DPF内部温度达到颗粒物（PM）氧化燃烧所需温度而实现的再生；被动再生是指利用发动机排气本身所具有的能量进行的再生，由于柴油机排气温度较低，要实现被动再生，必须依靠催化剂来降低 PM 的燃烧温度。
再生过程只能将载体内部的颗粒物清除掉，但是再生结束后在DPF内部会残留一小部分不能燃烧的灰分，其主要来源是润滑油或燃油添加剂燃烧后的无机物和发动机磨损颗粒。随着灰烬在颗粒捕集器中聚集增加，会降低颗粒捕集器的过滤效率，增加发动机的排气阻力，改变过滤体压降对微粒沉积的敏感性，使再生控制系统不能对再生状况作出正确的判断。
如图1所示，柴油颗粒捕集器7的两端连接第一法兰2和第二法兰6；无论何种情况，柴油颗粒捕集器7内气体流动方向均保持如图所示的单一方向。当柴油颗粒捕集器7内部积累的灰分过多时，灰烬无法在DPF的再生过程中去除，从第一法兰2和第二法兰6处将柴油颗粒捕集器7拆下，通常用高压风机从第二法兰6处吹风，将柴油颗粒捕集器7内部的灰分从第一法兰2处吹出，从而达到再生的目的。目前，在处理灰分时，需要将柴油机停机且将柴油颗粒捕集器拆卸后才能对内部进行清扫，并且清除之后还需要更换DPF前后出入口的垫片，浪费人力，耗时较长。
发明内容
本发明的目的在于提供一种柴油颗粒捕集器用自动除灰装置，能够自动清除DPF载体内部累积的灰分并收集在灰分收集箱内，保证再生控制的准确性，节约再生成本，避免了为清灰而拆卸柴油颗粒捕集器的不便。
本发明是这样实现的：
一种柴油颗粒捕集器用自动除灰装置，包括第一电控阀、第二电控阀、灰分收集箱、第三电控阀、第四电磁阀、第一三通管道、第二三通管道、第三三通管道及第四三通管道；第一三通管道的三个端头分别与第一电控阀、第一法兰和第二电控阀连接，第二三通管道的三个端头分别与第四电磁阀、第二法兰和第三电控阀连接；第三三通管道的两个端头分别与第四电磁阀和第一电控阀连接，第三三通管道的第三个端头为进气端，第四三通管道的两个端头分别与第二电控阀和第三电控阀连接，第四三通管道的第三个端头为出气端并与灰分收集箱连接。
所述的柴油颗粒捕集器的内部载体为蜂窝结构，使气体在柴油颗粒捕集器内双向流通。
所述的灰分收集箱的底部设有排放门。
所述的第一电控阀、第二电控阀、第三电控阀和第四电磁阀为电控蝶阀，电控蝶阀阀门的关闭件为圆盘并围绕阀座内的轴旋转。
本发明与现有技术相比，具有如下的有益效果：
1、本发明可以通过改变柴油颗粒捕集器内部的排气流向，自动将内部累积的灰分清除，无需拆卸柴油颗粒捕集器；
2、当灰分收集箱内部灰分收集较多时，通过打开底部排放门即可将灰分放出，操作简单便捷。
3、可将颗粒捕集器内部的碳颗粒反吹进入灰分收集箱，从而达到DPF再生的目的，节约主动再生所需燃油。
本发明能够自动清除DPF载体内部累积的灰分并收集在灰分收集箱内，保证再生控制的准确性，节约再生成本，避免了为清灰而拆卸柴油颗粒捕集器的不便。
附图说明
图1是现有技术的柴油颗粒捕集器的结构示意图；
图2是本发明柴油颗粒捕集器用自动除灰装置的俯视图。
图中，1第一电控阀，2第一法兰，3第二电控阀，4灰分收集箱，41排放门，5第三电控阀，6第二法兰，7柴油颗粒捕集器，8第四电磁阀，9第一三通管道，10第二三通管道，11第三三通管道，12第四三通管道。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
请参见附图2，一种柴油颗粒捕集器用自动除灰装置，包括第一电控阀1、第二电控阀3、灰分收集箱4、第三电控阀5、第四电磁阀8、第一三通管道9、第二三通管道10、第三三通管道11及第四三通管道12；第一三通管道9的三个端头分别与第一电控阀1、第一法兰2和第二电控阀3连接，第二三通管道10的三个端头分别与第四电磁阀8、第二法兰6和第三电控阀5连接；第三三通管道11的两个端头分别与第四电磁阀8和第一电控阀1连接，第三三通管道11的第三个端头为进气端，第四三通管道12的两个端头分别与第二电控阀3和第三电控阀5连接，第四三通管道12的第三个端头为出气端并与灰分收集箱4连接。
所述的第一电控阀1、第二电控阀3、第三电控阀5和第四电磁阀8可采用电控蝶阀，用于控制四根三通管道的通断；电控蝶阀阀门的关闭件为圆盘，工作时围绕阀座内的轴旋转，可以承受600℃以上的高温；圆盘的材料可采用铸造优质耐热钢，耐腐蚀性能良好。
所述的柴油颗粒捕集器7可采用常规的壁流式柴油颗粒捕集器，内部载体为类似蜂窝结构的陶瓷，气体可以双向流通，颗粒流经时会被过滤留存在载体内部。
所述的第一三通管道9、第二三通管道10、第三三通管道11及第四三通管道12可采用常规的不锈钢管道，用于将流体分流，改变流动方向，并且耐高温、耐腐蚀。
所述的灰分收集箱4可采用不锈钢金属箱，用于存放从柴油颗粒捕集器7前端管道吹出来的灰分；灰分收集箱4的底部设有便于开闭的排放门41，打开后即可将内部累积的灰分放出。
本发明通过控制四个电控阀的开启和关闭，使得流经柴油颗粒捕集器7（DPF）的气体流向发生改变，从而将柴油颗粒捕集器7内部载体上累积的灰分清除并收集在灰分收集箱4内，免去为了清灰而拆卸柴油颗粒捕集器7的麻烦。
柴油机正常工作一段时间后，由于柴油燃烧产生的颗粒物随着排气排到机外，到达自动除灰装置的入口处。开始时，第二电控阀3和第四电控阀8关闭，第一电控阀1和第三电控阀5开启，排气从自动除灰装置的第三三通管道11进气端进入，依次流经第一电控阀1、第一法兰2、柴油颗粒捕集器7、第二法兰6、第三电控阀5、灰分收集箱4，最后流出自动除灰装置。此时，将附图2视为自动除灰装置的俯视图，排气在柴油颗粒捕集器7内的流动方向为自左向右流动，如附图2所示，颗粒物和灰分均被过滤，留存在柴油颗粒捕集器7内部。
当柴油颗粒捕集器7载体内部累积的颗粒物较多，导致压差增大至再生设定值，柴油颗粒捕集器7进行主动再生，再生结束后，内部的颗粒被氧化清除掉，剩余的灰分无法燃烧掉，留在柴油颗粒捕集器7的载体内部。此时，第一电控阀1和第三电控阀5关闭，第二电控阀3和第四电控阀8开启，排气依次流经第四电控阀8、第二法兰6、柴油颗粒捕集器7、第一法兰2、第二电控阀3、灰分收集箱4，因此排气在柴油颗粒捕集器7内的流动方向改变为自右向左，柴油颗粒捕集器7载体内部的灰分从进入载体的通道沿相同的路径被排气吹出载体，经过灰分收集箱4时，灰分被留存在灰分收集箱4内部，没有灰分的发动机排气流出自动除灰装置。
当柴油颗粒捕集器7再次需要再生时，第一电控阀1和第三电控阀5开启，第二电控阀3和第四电控阀8关闭，重复一开始的工作方式，依次往复进行。经过一段时间后，柴油颗粒捕集器7内部的颗粒物被每一次的再生清除掉，内部的灰分均收集在灰分收集箱4内部，确保再生控制的准确性，节约再生成本；根据机油消耗量可以计算得出灰分生成量，从而判断灰分收集箱4内部是否接近饱和，如果接近饱和，即可打开灰分收集箱4底部的排放门41，将灰分排除即可。
另外，本发明提及的灰分收集箱4也可采用碳颗粒收集箱，将柴油颗粒捕集器7内部累积的碳颗粒反吹进入箱体内，通过清理箱体即可达到再生DPF的目的，可以节约用于主动再生消耗的燃油。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定发明的保护范围，因此，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在 本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种柴油颗粒捕集器用自动除灰装置，其特征是：包括第一电控阀（1）、第二电控阀（3）、灰分收集箱（4）、第三电控阀（5）、第四电磁阀（8）、第一三通管道（9）、第二三通管道（10）、第三三通管道（11）及第四三通管道（12）；第一三通管道（9）的三个端头分别与第一电控阀（1）、第一法兰（2）和第二电控阀（3）连接，第二三通管道（10）的三个端头分别与第四电磁阀（8）、第二法兰（6）和第三电控阀（5）连接；第三三通管道（11）的两个端头分别与第四电磁阀（8）和第一电控阀（1）连接，第三三通管道（11）的第三个端头为进气端，第四三通管道（12）的两个端头分别与第二电控阀（3）和第三电控阀（5）连接，第四三通管道（12）的第三个端头为出气端并与灰分收集箱（4）连接。
2.根据权利要求1所述的柴油颗粒捕集器用自动除灰装置，其特征是：所述的柴油颗粒捕集器（7）的内部载体为蜂窝结构，使气体在柴油颗粒捕集器（7）内双向流通。
3.根据权利要求1所述的柴油颗粒捕集器用自动除灰装置，其特征是：所述的灰分收集箱（4）的底部设有排放门（41）。
4.根据权利要求1所述的柴油颗粒捕集器用自动除灰装置，其特征是：所述的第一电控阀（1）、第二电控阀（3）、第三电控阀（5）和第四电磁阀（8）为电控蝶阀，电控蝶阀阀门的关闭件为圆盘并围绕阀座内的轴旋转。
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