CN111022156B - 一种dpf激光清洁再生装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种DPF激光清洁再生装置及方法，所述装置包括清洗平台及设于清洗平台内的DPF装置，DPF装置顶部设有光纤激光器及平行激光产生装置，平行激光产生装置位于光纤激光器的下方，光纤激光器、平行激光产生装置均通过X轴位移组件与X轴位移导轨滑动连接，X轴位移导轨的两端分别通过Y轴位移组件与Y轴位移导轨滑动连接，Y轴位移导轨固定连接在清洗平台上。本申请采用的DPF激光清洗方法及装置，通过高能激光头发出高能激光束照射在DPF表面及孔道中，将积碳与附着面脱离或者气化达到清洁DPF的目的，根据需要以上过程可循环多次，最终完成DPF内堵塞颗粒的疏通，有效延长DPF的使用寿命，且不会造成环境污染。

Description

一种DPF激光清洁再生装置及方法

技术领域

本发明涉及DPF再生技术领域，特别是涉及一种DPF激光清洁再生装置及方法。

背景技术

DPF(Diesel Particulate Filter)即柴油颗粒过滤器，指安装在柴油车排气系统中，通过过滤来降低排气中颗粒物(PM)的装置。DPF能够有效地净化排气中70％—90％的颗粒，是净化柴油机颗粒物最有效、最直接的方法之一。

2020年开始实施的国六标准的所有柴油车，将必须安装DPF。柴油颗粒捕集器(DPF)是目前公认的降低柴油机微粒排放的有效手段。该技术的应用方法是借助碰撞及吸附、惯性拦巧、扩散拦截或宝力沉降原理将PM从气流中分离出来，再周期性地将收集到微粒处理掉。 DPF的微粒过滤效率可达90％，但是若不及时将收集到的微粒从DPF中除去，将会造成DPF堵塞失效。

DPF的技术特点及难点：颗粒过滤器捕捉到一定量的颗粒后，会堵塞排气通道，造成排气背压上升，影响到发动机性能，需要将捕捉到的颗粒物清除掉，使排气恢复正常，即所谓的再生。

再生方式很多，方式之一是被动再生，传感器测量排气背压，当背压上升到一定数值后， ECU控制专用喷嘴，往排气管里喷柴油，在排气管内形成燃烧火焰，使DPF内部温度上升到 600～620度，将捕捉到的颗粒燃烧成CO₂排出去。

再生方式二也是被动再生，由ECU控制发动机喷油器，在气缸燃烧后期喷油，从而使排气温度升高，也使DPF内部温度上升到600～620度，将捕捉到的颗粒燃烧成CO₂排出去。

再生方式三还是被动再生，在颗粒捕捉器采用电加热方法形成高温，将捕捉到的颗粒燃烧成CO₂排出去；

再生方式四是主动再生，采用在燃油里加添加剂，降低颗粒燃烧的温度，使捕捉到的颗粒在发动机正常工作温度下即可燃烧成CO₂排出去。

以上DPF的再生，存在各种各样的问题：需要消耗燃料或电力的，所以使用的DPF柴油机，经济性较差；燃油中加添加剂的方法目前不成熟，需要用户在柴油里加添加剂，实际操作中也有困难；DPF对燃油中的硫非常敏感，要求使用15ppm的柴油。这是因为燃油中的硫会在高温下形成硫酸盐，本身就是一种颗粒，造成颗粒排放升高；其次硫酸盐附着在载体涂层表面，破坏了涂层，产生有毒有害物质，阻碍气态催化反应使再生失效，从而引起颗粒物排放超标。

发明内容

为了克服现有技术的上述不足，本发明提出了一种DPF激光清洁再生装置及方法，通过高能激光头发出高能激光束照射在DPF表面及孔道中，从而将积碳与附着面脱离或者气化达到清洁DPF的目的，根据需要以上过程可循环多次，最终完成DPF内堵塞颗粒的疏通，有效延长DPF的使用寿命，且不会造成环境污染。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种DPF激光清洁再生装置，包括清洗平台及设于所述清洗平台内的DPF装置，所述DPF 装置顶部设有光纤激光器及平行激光产生装置，所述平行激光产生装置位于光纤激光器的下方，所述光纤激光器、平行激光产生装置均通过X轴位移组件与X轴位移导轨滑动连接，所述X轴位移导轨的两端分别通过Y轴位移组件与Y轴位移导轨滑动连接，所述Y轴位移导轨固定连接在清洗平台上。

进一步的，还包括吸尘软管，所述吸尘软管的一端固定在X轴位移组件上，所述吸尘软管的另一端连接有吸尘装置。

进一步的，所述DPF装置的底部还设有水平调整平台，所述水平调整平台的两侧设有调节旋钮，所述水平调整平台固定在清洗平台上。

进一步的，所述水平调整平台上还设有激光垂直效验装置。

进一步的，所述激光垂直效验装置的上盖板为中间开孔的不透明盖板，下底板为带有标记的圆盘。

进一步的，所述光纤激光器是功率为5000W、波长范围为1080±10nm的激光发生器，所述光纤激光器发射的激光通过平行激光产生装置后产生一组均匀线性平行激光束。

进一步的，所述X轴位移导轨的两端分别通过螺丝固定有一Y轴位移组件，所述Y轴位移组件包括伺服电机一、皮带轮一、及皮带一，所述伺服电机一通过皮带一带动皮带轮一与 X轴位移导轨在Y轴位移导轨上往复移动。

进一步的，所述X轴位移组件包括伺服电机二、皮带轮二及皮带二，所述伺服电机二通过皮带二带动皮带轮二与光纤激光器、平行激光产生装置在X轴位移导轨上沿X轴往复移动。

一种DPF激光清洁再生方法，具体包括以下步骤：

S1：打开光纤激光器，通过调节光纤激光器和平行激光产生装置的位置，让激光通过激光垂直效验装置上盖板上的圆孔照射到底部的标记圆盘，此时水平调整平台处于水平位置；

S2：复位光纤激光器和平行激光产生装置，并调节光纤激光器的焦距，使产生的激光将 DPF装置表面到100mm深的积碳颗粒物烧掉，然后通过控制光纤激光器和平行激光产生装置让其产生的均匀线性平行激光束烧掉DPF装置上所有位置的积碳颗粒物；

S3：重新调节光纤激光器的焦距，使其产生的激光将DPF装置上100mm深到200mm的积碳颗粒物烧掉，然后通过控制光纤激光器和平行激光产生装置让其产生的均匀线性平行激光束烧掉DPF所有位置的积碳颗粒物；

S4：重复S3直至DPF装置上所有孔洞中的积碳颗粒物清理干净。

进一步的，当清洗的DPF装置比较高时，通过激光对DPF装置正向清洗后再反过来清洗。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明提出的一种DPF激光清洁再生装置及方法，通过激光清洗去除DPF表面和孔道里的积碳等颗粒物，激光清洗去除颗粒物的机理主要包括振动效应和烧蚀效应，其中振动效应是指当脉冲激光照射积碳等颗粒物时，积碳等颗粒物和基底分别吸收部分激光能量后，其温度升高并在激光脉冲结束时降温，短时间内迅速的热膨冷缩会在积碳等颗粒物层中和界面处产生很大的应力，从而使积碳等颗粒物脱离基底。烧蚀效应是指当积碳等颗粒物吸收激光能量后，温度迅速升高到或超过其气化温度，积碳等颗粒物被气化去除。

附图说明

说明书附图

图1为本发明实施例所述的一种DPF激光清洁再生装置的结构图；

图2为本发明实施例所述激光通过平行激光产生装置后产生均匀线性平行激光束的示意图；

图3为本发明实施例所述激光垂直效验装置的结构图。

图中：

1、清洗平台；2、Y轴位移导轨；3、光纤激光器；4、X轴位移导轨；5、水平调整平台；6、激光垂直效验装置；61、上盖板；62、下底板；7、DPF装置；8、Y轴位移组件；9、平行激光产生装置；10、X轴位移组件；11、吸尘软管。

具体实施方式

展示一下实例来具体说明本发明的某些实施例，且不应解释为限制本发明的范围。对本发明公开的内容可以同时从材料、方法和反应条件进行改进，所有这些改进，均应落入本发明的精神和范围之内。

如图1所示，一种DPF激光清洁再生装置，包括清洗平台1及设于所述清洗平台1内的 DPF装置7，所述DPF装置7顶部设有光纤激光器3及平行激光产生装置9，所述平行激光产生装置9位于光纤激光器3的下方，所述光纤激光器3、平行激光产生装置9均通过X轴位移组件10与X轴位移导轨4滑动连接，所述X轴位移导轨4的两端分别通过Y轴位移组件8 与Y轴位移导轨2滑动连接，所述Y轴位移导轨2通过螺钉固定连接在清洗平台1上。

在本实施例中，还包括吸尘软管11，所述吸尘软管11的一端固定在X轴位移组件10上，所述吸尘软管11的另一端连接有吸尘装置，通过吸尘装置产生的负压抽吸。

在本实施例中，所述DPF装置7的底部还设有水平调整平台5，所述水平调整平台5的两侧设有调节旋钮，所述水平调整平台5固定在清洗平台1上，通过调节水平调整台5侧边的调节旋钮来实现水平调整台5位置的调节。

在本实施例中，所述水平调整平台5上还设有激光垂直效验装置6，所述激光垂直效验装置6包括中间的玻璃管、外侧的不锈钢圆盘及上盖板、下盖板，如图3所示，所述激光垂直效验装置6的上盖板61为中间开孔的不透明盖板，下底板62为带有标记的圆盘，通过光纤激光器3产生的激光通过上盖板的开孔照射到下底板实现对水平调整台5水平位置的校准，因为当水平调整台5倾卸，激光斜射到管壁，无法到达底部圆盘。

在本实施例中，所述光纤激光器3是功率为5000W、波长范围为1080±10nm的激光发生器，所述光纤激光器3发射的激光通过平行激光产生装置9后产生一组均匀线性平行激光束，如图2所示，在清洁DPF装置7前，激光穿过激光垂直效验装置6校验水平调整台5的水平度，在清洁DPF装置7时激光可以烧结装置表面的积碳颗粒物。

在本实施例中，所述X轴位移导轨4的两端分别通过螺丝固定有一Y轴位移组件8，所述Y轴位移组件8包括伺服电机一、皮带轮一、及皮带一，所述伺服电机一通过皮带一带动皮带轮一与X轴位移导轨4在Y轴位移导轨2上往复移动；所述X轴位移组件10包括伺服电机二、皮带轮二及皮带二，所述伺服电机二通过皮带二带动皮带轮二与光纤激光器3、平行激光产生装置9在X轴位移导轨4上沿X轴往复移动；方便调整光纤激光器3、平行激光产生装置9的位置。

一种DPF激光清洁再生方法，具体包括以下步骤：

S1：打开光纤激光器3，通过调节光纤激光器3和平行激光产生装置9的位置，让激光通过激光垂直效验装置6上盖板61上的圆孔照射到底部的标记圆盘，此时水平调整平台5处于水平位置；

S2：复位光纤激光器3和平行激光产生装置9，并调节光纤激光器3的焦距，使产生的激光将DPF装置7表面到100mm深的积碳颗粒物烧掉，然后通过控制光纤激光器3和平行激光产生装置9让其产生的均匀线性平行激光束烧掉DPF装置7上所有位置的积碳颗粒物；

S3：重新调节光纤激光器3的焦距，使其产生的激光将DPF装置上100mm深到200mm的积碳颗粒物烧掉，然后通过控制光纤激光器3和平行激光产生装置9让其产生的均匀线性平行激光束烧掉DPF所有位置的积碳颗粒物；

S4：重复S3直至DPF装置7上所有孔洞中的积碳颗粒物清理干净。

当清洗的DPF装置7比较高时，通过激光对DPF装置7正向清洗后再反过来清洗。

综上，采用本申请的DPF激光清洗装置，通过激光清洗去除DPF表面和孔道里的积碳等颗粒物，激光清洗去除颗粒物的机理主要包括振动效应和烧蚀效应，其中振动效应是指当脉冲激光照射积碳等颗粒物时，积碳等颗粒物和基底分别吸收部分激光能量后，其温度升高并在激光脉冲结束时降温，短时间内迅速的热膨冷缩会在积碳等颗粒物层中和界面处产生很大的应力，从而使积碳等颗粒物脱离基底。烧蚀效应是指当积碳等颗粒物吸收激光能量后，温度迅速升高到或超过其气化温度，积碳等颗粒物被气化去除。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种DPF激光清洁再生装置，包括清洗平台(1)及设于所述清洗平台(1)内的DPF装置(7)，其特征在于，所述DPF装置(7)顶部设有光纤激光器(3)及平行激光产生装置(9)，所述平行激光产生装置(9)位于光纤激光器(3)的下方，所述光纤激光器(3)、平行激光产生装置(9)均通过X轴位移组件(10)与X轴位移导轨(4)滑动连接，所述X轴位移导轨(4)的两端分别通过Y轴位移组件(8)与Y轴位移导轨(2)滑动连接，所述Y轴位移导轨(2)固定连接在清洗平台(1)上；

所述DPF装置(7)的底部还设有水平调整平台(5)，所述水平调整平台(5)的两侧设有调节旋钮，所述水平调整平台(5)固定在清洗平台(1)上；所述水平调整平台(5)上还设有激光垂直效验装置(6)；所述激光垂直效验装置(6)的上盖板(61)为中间开孔的不透明盖板，下底板(62)为带有标记的圆盘；所述光纤激光器(3)是功率为5000W、波长范围为1080±10nm的激光发生器，所述光纤激光器(3)发射的激光通过平行激光产生装置(9)后产生一组均匀线性平行激光束。

2.根据权利要求1所述的一种DPF激光清洁再生装置，其特征在于，还包括吸尘软管(11)，所述吸尘软管(11)的一端固定在X轴位移组件(10)上，所述吸尘软管(11)的另一端连接有吸尘装置。

3.根据权利要求1所述的一种DPF激光清洁再生装置，其特征在于，所述X轴位移导轨(4)的两端分别通过螺丝固定有一Y轴位移组件(8)，所述Y轴位移组件(8)包括伺服电机一、皮带轮一、及皮带一，所述伺服电机一通过皮带一带动皮带轮一与X轴位移导轨(4)在Y轴位移导轨(2)上往复移动。

4.根据权利要求1所述的一种DPF激光清洁再生装置，其特征在于，所述X轴位移组件(10)包括伺服电机二、皮带轮二及皮带二，所述伺服电机二通过皮带二带动皮带轮二与光纤激光器(3)、平行激光产生装置(9)在X轴位移导轨(4)上沿X轴往复移动。

5.采用权利要求1所述装置进行DPF激光清洁再生方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

S1：打开光纤激光器(3)，通过调节光纤激光器(3)和平行激光产生装置(9)的位置，让激光通过激光垂直效验装置(6)上盖板(61)上的圆孔照射到底部的标记圆盘，此时水平调整平台(5)处于水平位置；

S2：复位光纤激光器(3)和平行激光产生装置(9)，并调节光纤激光器(3)的焦距，使产生的激光将DPF装置(7)表面到100mm深的积碳颗粒物烧掉，然后通过控制光纤激光器(3)和平行激光产生装置(9)让其产生的均匀线性平行激光束烧掉DPF装置(7)上所有位置的积碳颗粒物；

S3：重新调节光纤激光器(3)的焦距，使其产生的激光将DPF装置上100mm深到200mm的积碳颗粒物烧掉，然后通过控制光纤激光器(3)和平行激光产生装置(9)让其产生的均匀线性平行激光束烧掉DPF所有位置的积碳颗粒物；

S4：重复S3直至DPF装置(7)上所有孔洞中的积碳颗粒物清理干净。

6.根据权利要求5所述的一种DPF激光清洁再生方法，其特征在于，当清洗的DPF装置(7)比较高时，通过激光对DPF装置(7)正向清洗后再反过来清洗。

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