CN111042897A - 一种dpf再生系统及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种DPF再生系统及其使用方法，属于柴油机后处理技术领域。DPF再生系统安装在柴油机的排气管处，用于发生再生反应，包括DPF装置，所述DPF装置一端与所述排气管连接，另一端与大气相通，所述DPF装置用于过滤所述排气管排出的气体中的颗粒物，使所述颗粒物沉积在所述DPF装置中；空气泵，用于提供空气给所述DPF装置，提供的空气量与所述颗粒物的沉积量相适配；及控制器，用于收发控制信号，使所述空气泵提供所述空气给所述DPF装置，所述DPF装置中的电加热器提供热量，以使所述DPF装置中的所述颗粒物与所述空气中的氧气发生氧化反应。DPF再生系统具有以下有益效果：能够使柴油机排出的气体过滤后的颗粒物一次燃烧彻底，操作简单，可靠性高。

Description

一种DPF再生系统及其使用方法

技术领域

本发明涉及柴油机后处理技术领域，尤其涉及一种DPF再生系统及其使用方法。

背景技术

柴油机颗粒捕集器(Diesel Particulate Filter，简称DPF)是目前公认的最有效的柴油机排气中的颗粒物(Particulate Matter，简称PM)处理技术。其中，PM主要指碳颗粒。通过DPF虽然能把排气中的碳颗粒从柴油机的排气中过滤出来，使其沉积在载体中，但它本身并不能清除碳颗粒。当载体中积聚的碳颗粒越来越多时，会逐渐增加排气的流动阻力，使柴油机的排气背压增大，影响柴油机的功率输出，增加燃油消耗。因此，必须及时清除碳颗粒，以恢复排气的流动阻力，这个过程称为DPF的再生。再生技术是微粒捕集器技术是否实用的关键。

目前的DPF再生系统主要通过柴油机催化氧化装置(Diesel OxidationCatalytic，简称DOC)与DPF匹配使用。其中，DOC是指在蜂窝陶瓷载体上涂覆贵金属催化剂。当DOC的排气温度≥250℃时，通过在排气管路中喷入一定的柴油或者通过柴油机缸内后喷喷入柴油，在排气中混合均匀后，喷入的柴油即可被DOC上的贵金属氧化，放出大量的热量，从而可将排气温度提升至550℃以上，此时载体中的碳颗粒与排气中的氧气在高温下即发生燃烧，从而进行碳颗粒再生。

但柴油机尾气中的氧气量较少，容易导致反应不均匀，需要进行多次燃烧才能清除碳颗粒，但DPF多次反复再生，容易影响DPF的性能，使其失效；且在DOC使用过程中，排气管路中喷入的柴油的主要成分为HC，供给源较少，不能适用于各种燃油，使用条件受限制，生产成本较高。

综上所述，亟需设计一种DPF再生系统及其使用方法，来解决上述问题。

发明内容

本发明的一个目的在于提出一种DPF再生系统，能够使柴油机排出的气体过滤后的颗粒物一次燃烧彻底，操作简单，可靠性高。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种DPF再生系统，安装在柴油机的排气管处，用于发生再生反应，包括：

DPF装置，所述DPF装置一端与所述排气管连接，另一端与大气相通，所述DPF装置用于过滤所述排气管排出的气体中的颗粒物，使所述颗粒物沉积在所述DPF装置中；

空气泵，用于提供空气给所述DPF装置，提供的空气量与所述颗粒物的沉积量相适配；及

控制器，用于收发控制信号，使所述空气泵提供所述空气给所述DPF装置，所述DPF装置中的电加热器提供热量，以使所述DPF装置中的所述颗粒物与所述空气中的氧气发生氧化反应。

优选地，所述DPF再生系统还包括指示灯，所述指示灯与所述控制器控制连接，所述控制器控制所述指示灯的颜色，所述指示灯的颜色用于提示所述DPF装置是否需要进行所述再生反应。

优选地，所述指示灯的颜色包括红色、黄色及绿色三种，所述红色和所述黄色均表示需要进行所述再生反应，所述绿色表示不需要进行所述再生反应。

优选地，所述的DPF再生系统还包括电插头，所述电插头插入插座，以提供电源给所述电加热器，使所述电加热器加热以获得热量。

优选地，所述DPF装置还包括过滤器，所述过滤器与所述电加热器V型箍连接，所述排气管排出的所述气体经过所述电加热器进入所述过滤器，以过滤所述气体中的所述颗粒物，所述过滤器的内侧设置有载体，过滤下的所述颗粒物沉积在所述载体上。

优选地，所述DPF装置还包括传感器，所述传感器用于检测所述DPF装置两端之间的压力差值。

优选地，所述DPF装置还包括计时器，所述计时器用于记录所述柴油机距离上次所述再生反应后的运行时间。

优选地，所述DPF装置还包括进气椎管和排气椎管，所述进气椎管与所述电加热器V型箍连接，所述排气椎管与所述过滤器V型箍连接，所述排气管排出的所述气体通过所述进气椎管，进入所述过滤器，过滤后的所述气体由所述排气椎管排入大气。

优选地，所述载体由碳化硅材料制得。

本发明的另一个目的在于提出一种DPF再生系统的使用方法，其中的DPF再生系统，能够使柴油机排出的气体过滤后的颗粒物一次燃烧彻底，操作简单，可靠性高。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种DPF再生系统的使用方法，包括如上述的DPF再生系统。

本发明的有益效果为：

本发明提供了一种DPF再生系统及其使用方法。该DPF再生系统中，当需要进行再生反应时，控制器控制空气泵提供相适配的空气量给DPF装置，DPF装置中的电加热器再提供热量，以使DPF装置中沉积的颗粒物与空气中的氧气在加热的状态下发生氧化反应，以使柴油机排出的气体过滤后的颗粒物通过一次氧化反应即可燃烧彻底。通过空气泵提供与待燃烧的颗粒物相适配的空气量，能够使燃烧反应均匀，不需要进行多次燃烧才能清除颗粒物，不会影响DPF装置的性能，可靠性高；且不需要再设置DOC提供热量，生产成本较低，整个DPF再生系统的结构简单，容易操作，便于安装；通过电加热器提供热量，能适用于各种燃油，使用条件不受限制。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的DPF再生系统的结构示意图；

图2是本发明实施例一提供的DPF装置的结构示意图；

图3是本发明实施例二提供的DPF再生系统的使用方法的流程示意图。

附图标记说明：

图中：

1-控制器；

2-DPF装置；21-过滤器；22-电加热器；23-进气椎管；24-排气椎管；

3-空气泵；4-指示灯；5-电插头。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而己。在整个说明书中，同样的附图标记指示同样的元件。

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

实施例一

本实施例提出了一种DPF再生系统，安装在柴油机的排气管处，用于发生再生反应。如图1所示，DPF再生系统包括DPF装置2、空气泵3及控制器1，DPF装置2与空气泵3均与控制器1控制连接。

其中，DPF装置2一端与柴油机的排气管连接，另一端与大气相通，DPF装置2用于过滤柴油机的排气管排出的气体中的颗粒物，使过滤下的颗粒物沉积在DPF装置2中，再将经过过滤净化的气体排入大气；空气泵3用于提供空气给DPF装置2，提供的空气量与颗粒物的沉积量相适配；控制器1用于发出控制信号给空气泵3，使空气泵3提供空气给DPF装置2，DPF装置2中的电加热器22提供热量，以使DPF装置2中的颗粒物与空气中的氧气发生氧化反应。本实施例中，颗粒物主要指碳颗粒。即再生反应主要为DPF装置2中的碳颗粒与空气中的氧气发生氧化反应。

当需要进行再生反应时，通过控制器1控制空气泵3提供相适配的空气量给DPF装置2，DPF装置2中的电加热器22提供热量，以使DPF装置2中沉积的颗粒物与空气泵3提供的空气中的氧气在加热的状态下发生氧化反应，以使柴油机排出的气体过滤后的颗粒物通过一次氧化反应即可燃烧彻底。通过空气泵3提供与沉积的颗粒物相适配的空气量，能够使燃烧反应均匀，不需要进行多次燃烧才能清除颗粒物，不会影响DPF装置2的性能，可靠性高；且不需要在设置DOC提供热量，生产成本较低，整个DPF再生系统的结构简单，容易操作，便于安装；通过电加热器22提供热量，能适用于各种燃油，使用条件不受限制。

控制器1是指按照预定顺序改变主电路或控制电路的接线和改变电路中电阻值来控制电动机的启动、调速、制动和反向的主令装置。控制器1由程序计数器、指令寄存器、指令译码器、时序产生器和操作控制器1组成，它是发布命令的“决策机构”，即完成协调和指挥整个计算机系统的操作。

本实施例中，控制器1为组合逻辑控制器，由逻辑电路构成。组合逻辑控制器的控制速度较快，能够在DPF装置2需要进行再生反应时，组合逻辑控制器立刻控制空气泵3进行空气的供应；当再生反应完成时，立刻控制空气泵3停止工作；以使再生反应能够及时快速地进行，不会使汽车停车的时间太长，使再生反应的效率较高。

具体地，如图2所示，DPF装置2还包括过滤器21，过滤器21与电加热器22V型箍连接，排气管中的排气先经过电加热器22再进入过滤器21，以过滤掉排气中的颗粒物，过滤器21的内侧设置有载体，过滤下的颗粒物沉积在载体上。本实施例中，载体由碳化硅材料制得。由碳化硅制得的载体坚固耐用，能够较好地承载颗粒物，同时，碳化硅的化学性能稳定，能够使颗粒物在碳化硅上发生再生反应时，自身不会发生反应。

通过过滤器21能够降低柴油机排气中的颗粒物数量，且对排气中的颗粒物的过滤效率能够达到95％以上，以达到颗粒物限值的要求，再将达到颗粒物限值的要求的气体排出至大气中，能够更好地保护环境。其中，排气管中的气体先经过电加热器22再进入过滤器21，使气体能够先在电加热器22中均匀混合后，再以均匀分布的状态进入过滤器21，以将气体充分过滤，使过滤效果较好。

进一步地，DPF装置2还包括进气椎管23和排气椎管24，进气椎管23与电加热器22V型箍连接，排气椎管24与过滤器21V型箍连接，柴油机的排气管中的气体通过进气椎管23，依次进入电加热器22及过滤器21，过滤后的气体由排气椎管24排入大气。本实施例中，电加热器22中的进气椎管23、电加热器22、过滤器21及排气椎管24之间均采用V型箍连接。V型箍连接具有安装灵活方便，且能够补偿安装误差的特点。其它实施例中，DPF装置2中的进气椎管23、电加热器22、过滤器21及排气椎管24之间还可以采用其它连接方式。

同时，DPF装置2的外形为一字形筒式的串联结构，DPF装置2的直径及长度尺寸均都较小，且直径和长度尺寸较平均，结构简单，适于布置在车架侧面，且能够采用斜置形式布置在空间困难的汽车车架上；DPF装置2能够在节省整车车架侧面的布置空间的同时，保证后处理器具备足够的有效容积，具有布置紧凑、节约空间、便于安装及灵活可变的特点。

且在再生反应过程中，无需将整个DPF装置2从车辆中拆下，省时省力，节约了生产成本，整个再生过程持续4个小时，能够将颗粒物彻底燃烧去除，燃烧效率较高；当气体经过电加热器22和过滤器21时，由于电加热器22和过滤器21均为筒体结构，同时能够对气体起到降噪的功能。

进一步地，随着过滤的持续进行，DPF装置2中的压力逐渐升高，即进气椎管23与排气椎管24之间的压力差值逐渐变大时，直至达到需要进行再生反应的条件值时，此时DPF装置2需要进行主动再生。具体地，DPF再生系统还包括指示灯4，指示灯4与控制器1控制连接，控制器1控制指示灯4的颜色，指示灯4的颜色用于提示DPF装置2是否需要进行再生反应。控制器1通过实时监控DPF装置2中沉积的颗粒物量，以控制指示灯4的不同颜色。

通过指示灯4的不同颜色能够明确简单地提醒司机是否应该进行再生反应。其中，指示灯4的颜色包括红色、黄色及绿色三种，红色和黄色均表示需要进行再生反应，绿色表示不需要进行再生反应。

具体地，首先设定颗粒物沉积量的再生值，当DPF装置2中沉积的颗粒物达到再生值的90％，需要立刻将汽车的柴油机关闭，使DPF装置2发生再生反应。其中，当指示灯4为绿灯时，此时DPF装置2中沉积的颗粒物量较少，无需进行再生反应；当指示灯4为黄灯时，DPF装置2中沉积的颗粒物量达到再生值的70％，需要进行再生反应，但不需要立刻进行再生反应；当指示灯4为红灯时，则DPF装置2中沉积的颗粒物量达到再生值的90％，必须立即将汽车的柴油机关闭，进行再生反应，同时进行车辆限扭，防止继续行驶，使DPF装置2发生故障，使柴油机的排气背压增大，影响柴油机的功率输出，增加燃油消耗。

其中，由于颗粒物量较小，通过肉眼无法观测，无法进行监测，所以将颗粒物量换算为DPF装置2两端之间的压力差值。进一步地，DPF装置2还包括传感器，传感器用于检测DPF装置2两端之间的压力差值，即进气椎管23和排气椎管24之间的压力差值。通过传感器检测DPF装置2两端之间的压力差值，来判断DPF装置2中沉积的颗粒物量，进一步判断是否需要进行再生反应。本实施例中，传感器为压力传感器。

同时，DPF装置2还包括计时器，计时器用于记录柴油机距离上次再生反应后的运行时间。当传感器和计时器中的任一一个达到了预先设定的发生再生反应的条件时，驾驶员应该立刻将汽车停止，关掉柴油机，进行再生反应。

通过同时设置传感器和计时器，当其中一个损坏或者检测的条件不准确时，另一个能够保证正常工作，以从两方面同时保证整个DPF系统能够精确及时地进行再生反应，不会出现差错。

进一步地，DPF再生系统还包括电插头5，将电插头5插入插座，以提供电源给电加热器22，使电加热器22获得热量，以提供进行再生反应的热量。当DPF装置2需要进行再生反应时，驾驶员通过将电插头5与带有220V民用交流电源的插座连接，以进行再生反应。通过使用220V的交流电源对电加热器22进行加热，以提供热量，进行DPF再生，电源安全可靠，危险性较小，且只需将电插头5插入电源即可对电加热器22进行加热，操作方便。

实施例二

本实施例中，提出了一种DPF再生系统的使用方法，包括实施例一中的DPF再生系统。

本实施例的一种DPF再生系统的使用方法的具体加工过程：如图3所示，首先，汽车正常行驶，柴油机的排气管排出的气体经由进气椎管23进入电加热器22，在电加热器22中混合均匀后，进入过滤器21，通过过滤器21将气体中的颗粒物降低，达到环保要求；再将达到环保要求的气体经由排气椎管24排出至大气中，此时过滤下的颗粒物沉积在过滤器21中的载体上。

其次，当载体上沉积的颗粒物越来越多，直至DPF装置2中的传感器或计时器中的任一一个达到再生条件，需要进行再生反应时，传感器或计时器产生再生信号，将再生信号发送至控制器1；控制器1接收再生信号后，控制器1控制指示灯4亮为红色或者黄色，以提醒驾驶员进行再生反应；当驾驶员看到指示灯4为红色或者黄色，并找到设置有220V民用交流电源的插座后，停车关掉柴油机，将电插头5插入带有220V民用交流电源的插座中，以使电加热器22进行加热至550℃以上，以使颗粒物获得再生反应需要的热量。

然后，当控制器1控制指示灯4亮为红色或者黄色后，同时发送再生信号给空气泵3；空气泵3接收到再生信号后，开始工作，空气泵3从大气中提供与颗粒物的沉积量相适配的空气量给DPF装置2，空气进入电加热器22中，在电加热器22中获得热量，再进入过滤器21，与沉积在载体上的颗粒物发生燃烧反应，以将载体上的颗粒物完全燃烧，排出CO₂气体。

最后，当传感器检测到DPF装置2两端的压差值为正常值时，传感器产生正常信号，并将正常信号发送至控制器1；控制器1接收到正常信号后，确认沉积的颗粒物已经清理干净，再控制指示灯4从红色或者黄色亮为绿色，同时将正常信号发送至空气泵3；空气泵3接收到正常信号后，立即停止工作；此时，驾驶员看到指示灯4为绿色时，确认再生反应已经完成，将电插头5从插座上拔出；整个再生反应完成，驾驶员再次启动车辆，车辆恢复正常行驶。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种DPF再生系统，安装在柴油机的排气管处，用于发生再生反应，其特征在于，包括：

DPF装置(2)，所述DPF装置(2)一端与所述排气管连接，另一端与大气相通，所述DPF装置(2)用于过滤所述排气管排出的气体中的颗粒物，使所述颗粒物沉积在所述DPF装置(2)中；

空气泵(3)，用于提供空气给所述DPF装置(2)，提供的空气量与所述颗粒物的沉积量相适配；及

控制器(1)，用于收发控制信号，使所述空气泵(3)提供所述空气给所述DPF装置(2)，所述DPF装置(2)中的电加热器(22)提供热量，以使所述DPF装置(2)中的所述颗粒物与所述空气中的氧气发生氧化反应。

2.如权利要求1所述的DPF再生系统，其特征在于，所述DPF再生系统还包括指示灯(4)，所述指示灯(4)与所述控制器(1)控制连接，所述控制器(1)控制所述指示灯(4)的颜色，所述指示灯(4)的颜色用于提示所述DPF装置(2)是否需要进行所述再生反应。

3.如权利要求2所述的DPF再生系统，其特征在于，所述指示灯(4)的颜色包括红色、黄色及绿色三种，所述红色和所述黄色均表示需要进行所述再生反应，所述绿色表示不需要进行所述再生反应。

4.如权利要求1所述的DPF再生系统，其特征在于，所述的DPF再生系统还包括电插头(5)，所述电插头(5)插入插座，以提供电源给所述电加热器(22)，使所述电加热器(22)加热以获得热量。

5.如权利要求1所述的DPF再生系统，其特征在于，所述DPF装置(2)还包括过滤器(21)，所述过滤器(21)与所述电加热器(22)V型箍连接，所述排气管排出的所述气体经过所述电加热器(22)进入所述过滤器(21)，以过滤所述气体中的所述颗粒物，所述过滤器(21)的内侧设置有载体，过滤下的所述颗粒物沉积在所述载体上。

6.如权利要求1所述的DPF再生系统，其特征在于，所述DPF装置(2)还包括传感器，所述传感器用于检测所述DPF装置(2)两端之间的压力差值。

7.如权利要求1所述的DPF再生系统，其特征在于，所述DPF装置(2)还包括计时器，所述计时器用于记录所述柴油机距离上次所述再生反应后的运行时间。

8.如权利要求5所述的DPF再生系统，其特征在于，所述DPF装置(2)还包括进气椎管(23)和排气椎管(24)，所述进气椎管(23)与所述电加热器(22)V型箍连接，所述排气椎管(24)与所述过滤器(21)V型箍连接，所述排气管排出的所述气体通过所述进气椎管(23)，进入所述过滤器(21)，过滤后的所述气体由所述排气椎管(24)排入大气。

9.如权利要求5所述的DPF再生系统，其特征在于，所述载体由碳化硅材料制得。

10.一种DPF再生系统的使用方法，其特征在于，包括如权利要求1-9中任一项所述的DPF再生系统。

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