CN111963278A - 一种dpf主动再生方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及汽车尾气后处理技术领域，具体而言，涉及一种DPF主动再生方法。一种DPF主动再生方法，其包括：提高进入至DPF中的气体的温度，以使得DPF中的温度上升；在DPF中的温度升至第一预设温度时，降低进入至DPF中的气体的温度，且，将DPF中的燃油蒸汽排出DPF；再次提高进入至DPF中的气体的温度，使得DPF中的温度升至第二预设温度，以使得碳烟颗粒在DPF中氧化成碳氧化物；其中，第一预设温度低于柴油的燃点，第二预设温度大于或等于碳烟颗粒的燃点。该DPF主动再生方法能够避免DPF中由于燃油蒸气爆燃引发碳颗粒爆燃，从而能够对DPF起到保护的作用。

Description

一种DPF主动再生方法
技术领域
本发明涉及汽车尾气后处理技术领域，具体而言，涉及一种DPF主动再生方法。
背景技术
为满足排放控制相关法律法规中日益严格的排放要求，柴油车尾气后处理技术已成为柴油发动机排放控制系统的重要组成部分之一，全国各地也相继出台了国五标准柴油车加装DPF(Diesel Particulate Filter)颗粒捕捉器的要求。DPF是一种安装在柴油发动机排放系统中的过滤器，主要用于捕捉尾气中的颗粒物即PM。
DPF安装在柴油车排气系统中，通过过滤能够有效地净化排气中70％～90％的颗粒物(PM)。随着发动机的不断运行，碳烟颗粒也不断生成，同时DPF内部捕集到的碳烟颗粒也逐渐增多，导致排气背压升高，进而影响发动机的油耗和动力。因此，在一定条件下，需要对DPF进行再生。DPF再生分为被动再生和主动再生。主动再生方式减少了人工工作量，具有更高的经济性和实用性。
主动再生现有实现方式如下：当DCU控制单元通过压差传感器检测到排气压差达到一定值时，将向燃烧器喷射柴油以产生高温，从而将DPF内部的碳烟颗粒燃烧掉，实现DPF的再生。当再生完成后，DPF又可以继续过滤排气中碳烟颗粒。
行业中现用的DPF主动再生过程中存在以下问题：
随着柴油发动机的使用年限增加、机械磨损加剧、导致DPF在收集碳颗粒的时候会含有不同程度的柴油甚至润滑油，柴油的燃点比碳颗粒低，再生时，温度逐渐升高，柴油从碳粒中析出，形成油蒸气，当油蒸气温度达到柴油的燃点，柴油剧烈燃烧放热升温引发碳颗粒急剧燃烧导致再生失控，导致DPF芯体烧损，甚至发生安全事故。
发明内容
本发明的目的包括，提供了一种DPF主动再生方法，其能够避免DPF中由于燃油蒸气爆燃引发碳颗粒爆燃，从而能够对DPF起到保护的作用。
本发明的实施例可以这样实现：
第一方面，本发明实施例提供一种DPF主动再生方法，其包括：
提高进入至DPF中的气体的温度，以使得DPF中的温度上升；
在DPF中的温度升至第一预设温度时，降低进入至DPF中的气体的温度，且，将DPF中的燃油蒸汽排出DPF；
再次提高进入至DPF中的气体的温度，使得DPF中的温度升至第二预设温度，以使得碳烟颗粒在DPF中氧化成碳氧化物；
其中，第一预设温度低于柴油的燃点；
第二预设温度大于或等于碳烟颗粒的燃点。
在可选的实施方式中，第一预设温度与柴油的燃点的温度差不小于40℃。
在可选的实施方式中，提高进入至DPF中的气体的温度的步骤，包括：
向DPF主动再生装置中喷射柴油，并利用柴油在DPF主动再生装置中的氧化产生的热量，使得进入至DPF中的气体的温度上升。
在可选的实施方式中，降低进入至DPF中的气体的温度的步骤，包括；
停止向DPF主动再生装置中喷射柴油，以避免进入至DPF中的气体被加热；或减少向DPF主动再生装置中喷射的柴油量，以减少柴油在DPF主动再生装置中氧化而产生的热量，使得进入至DPF中的气体的温度下降。
在可选的实施方式中，降低进入至DPF中的气体的温度，且，将DPF中的燃油蒸汽排出DPF后，至再次提高进入至DPF中的气体的温度，使得DPF中的温度升至第二预设温度前至少间隔30s。
在可选的实施方式中，再次提高进入至DPF中的气体的温度，使得DPF中的温度升至第二预设温度，以使得碳烟颗粒在DPF中氧化成碳氧化物的步骤包括：
提高进入至DPF中的气体的温度，使得DPF中的温度升至第二预设温度，以使得碳烟颗粒的部分在DPF中氧化成碳氧化物；当碳烟颗粒在DPF中开始氧化成碳氧化物后，降低进入至DPF中的气体的温度，以使得DPF中的温度低于第二预设温度；
提高进入至DPF中的气体的温度，使得DPF中的温度高于碳烟颗粒上一次氧化开始时的温度；当碳烟颗粒的其余部分在DPF中开始氧化成碳氧化物后，降低进入至DPF中的气体的温度，以使得DPF中的温度低于第二预设温度；
直至DPF的实际进出口压差小于或等于触发DPF主动再生装置开始进行DPF主动再生的预设压力值。
在可选的实施方式中，降低进入至DPF中的气体的温度，以使得DPF中的温度低于第二预设温度后，至提高进入至DPF中的气体的温度，使得DPF中的温度高于碳烟颗粒上一次氧化开始时的温度前至少间隔30s。
在可选的实施方式中，降低进入至DPF中的气体的温度的步骤，包括；
停止向DPF主动再生装置中喷射柴油，以避免进入至DPF中的气体被加热；或减少向DPF主动再生装置中喷射的柴油量，以减少柴油在DPF主动再生装置中氧化而产生的热量，以使得进入至DPF中的气体的温度下降。
在可选的实施方式中，碳烟颗粒在DPF中氧化的过程中，DPF中的温度小于600℃。
在可选的实施方式中，提高进入至DPF中的气体的温度，使得DPF中的温度升至第二预设温度，以使得碳烟颗粒的部分在DPF中氧化成碳氧化物时，DPF中的温度为350℃。
本发明实施例的有益效果包括：
该DPF主动再生方法包括：提高进入至DPF中的气体的温度，以使得DPF中的温度上升；在DPF中的温度升至第一预设温度时，降低进入至DPF中的气体的温度，且，将DPF中的燃油蒸汽排出DPF；再次提高进入至DPF中的气体的温度，使得DPF中的温度升至第二预设温度，以使得碳烟颗粒在DPF中氧化成碳氧化物。
即通过该方法进行DPF主动再生的过程中，能够通过使得DPF中的温度上升的方式，使得DPF中的柴油析出，并形成燃油蒸汽；且在DPF中的温度达到柴油的燃点前通过降温的方式，避免DPF中的温度上升至柴油的燃点，从而能够避免燃油蒸汽出现爆燃的情况，并且在此过程中，随着尾气处理系统的持续工作，能够对DPF形成吹扫的效果，从而能够将DPF中的燃油蒸汽排出DPF，进而能够避免在后续的碳烟颗粒在DPF中氧化的过程中因燃油蒸汽的存在而导致DPF中出现柴油爆燃的问题，进而能够对DPF起到保护的作用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例中DPF主动再生方法的步骤图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。
请参考图1，本实施例提供了一种DPF主动再生方法，其包括：
S1：提高进入至DPF中的气体的温度，以使得DPF中的温度上升；
S2：在DPF中的温度升至第一预设温度时，降低进入至DPF中的气体的温度，且，将DPF中的燃油蒸汽排出DPF；
S3：再次提高进入至DPF中的气体的温度，使得DPF中的温度升至第二预设温度，以使得碳烟颗粒在DPF中氧化成碳氧化物；
其中，第一预设温度低于柴油的燃点；
第二预设温度大于或等于碳烟颗粒的燃点。
需要说明的是，在进行DPF主动再生的过程中，柴油车排气系统处于持续工作的状态，故当DPF中的温度升至柴油的燃点前，通过降低进入至DPF中的气体的温度，便可避免柴油在DPF燃烧，且在此过程中，由于柴油车排气系统处于持续工作的状态，故柴油车排气系统中的气体流动能够对DPF形成吹扫的作用，从而能够将DPF中的燃油蒸汽排出DPF。
该DPF主动再生方法的原理是：
该DPF主动再生方法包括：提高进入至DPF中的气体的温度，以使得DPF中的温度上升；在DPF中的温度升至第一预设温度时，降低进入至DPF中的气体的温度，且，将DPF中的燃油蒸汽排出DPF；再次提高进入至DPF中的气体的温度，使得DPF中的温度升至第二预设温度，以使得碳烟颗粒在DPF中氧化成碳氧化物。
即通过该方法进行DPF主动再生的过程中，能够通过使得DPF中的温度上升的方式，使得DPF中的柴油析出，并形成燃油蒸汽；且在DPF中的温度达到柴油的燃点前通过降温的方式，避免DPF中的温度上升至柴油的燃点，从而能够避免燃油蒸汽出现爆燃的情况，并且在此过程中，随着尾气处理系统的持续工作，能够对DPF形成吹扫的效果，从而能够将DPF中的燃油蒸汽排出DPF，进而能够避免在后续的碳烟颗粒在DPF中氧化的过程中因燃油蒸汽的存在而导致DPF中出现柴油爆燃的问题，进而能够对DPF起到保护的作用。
进一步地，在本实施例中，为将DPF中的燃油蒸汽排出DPF，故需要提高进入至DPF中的气体的温度，以使得DPF中的温度上升，其目的是通过提高DPF中的温度，使得柴油能够从而碳粒中析出，并在低于其燃点的高温条件形成柴油蒸气，以便于将其吹出DPF。故在设置第一预设温度时，第一预设温度与柴油的燃点的温度差不小于40℃。
并且在吹扫的过程中，为通过上述的吹扫的方式将柴油蒸气吹出DPF，故需要对DPF持续吹扫一定时间，故在本实施例中，在降低进入至DPF中的气体的温度，且，将DPF中的燃油蒸汽排出DPF后，至再次提高进入至DPF中的气体的温度，使得DPF中的温度升至第二预设温度前至少间隔30s；即对DPF进行降温吹扫至少30s，以确保柴油蒸气全部被吹出DPF，从而避免DPF中存在残留的柴油或柴油蒸汽。
进一步地，在本实施例中，提高进入至DPF中的气体的温度的步骤，包括：
向DPF主动再生装置中喷射柴油，并利用柴油在DPF主动再生装置中的氧化产生的热量，使得进入至DPF中的气体的温度上升。
在本实施例中，降低进入至DPF中的气体的温度的步骤，包括；
停止向DPF主动再生装置中喷射柴油，以避免进入至DPF中的气体被加热。
而在本发明的其他实施例中，降低进入至DPF中的气体的温度的步骤，还可以包括；
减少向DPF主动再生装置中喷射的柴油量，以减少柴油在DPF主动再生装置中氧化而产生的热量，使得进入至DPF中的气体的温度下降。
进一步地，需要说明的是，在DPF主动再生的过程中，若柴油一直处于喷射氧化的状态，当碳烟颗粒达到燃点时，若此刻继续喷射柴油就会使得碳烟颗粒的温度急剧上升，而燃烧碳颗粒的高温会导致周围碳颗粒接火迅速燃烧的碳颗粒爆燃,从而引发碳烟颗粒爆燃并导致DPF中的温度控制失效，使得DPF芯体温度急剧升高而导致烧损，存在严重的安全隐患。
故基于上述原因，在DPF主动再生过程中，采用脉冲加热的策略方式，控制碳粒分步燃烧，根据DPF碳燃烧的特性粒接火燃烧的时间，通过计算模拟、试验和标定，设置若干依次递增的温度值控制点；
具体的，当DPF中的温度达到某一设定的温度值时，停止喷油，使DPF中的碳烟颗粒逐层燃氧化一部分，并让其产生的热量被气流带走，使碳粒不能连续燃烧，待温度下降后，再次喷油升温至更高的温度控制点。按照此方式每次都燃烧掉部分碳粒，直至压差下降到某一标准值，即DPF再生完成。
故在本实施例中，再次提高进入至DPF中的气体的温度，使得DPF中的温度升至第二预设温度，以使得碳烟颗粒在DPF中氧化成碳氧化物的步骤包括：
提高进入至DPF中的气体的温度，使得DPF中的温度升至第二预设温度，以使得碳烟颗粒的部分在DPF中氧化成碳氧化物；当碳烟颗粒在DPF中开始氧化成碳氧化物后，降低进入至DPF中的气体的温度，以使得DPF中的温度低于第二预设温度；
提高进入至DPF中的气体的温度，使得DPF中的温度高于碳烟颗粒上一次氧化开始时的温度；当碳烟颗粒的其余部分在DPF中开始氧化成碳氧化物后，降低进入至DPF中的气体的温度，以使得DPF中的温度低于第二预设温度；
直至DPF的实际进出口压差小于或等于触发DPF主动再生装置开始进行DPF主动再生的预设压力值。
具体的，若预先设置的若干依次递增的温度值控制点包括大于或等于碳烟颗粒的燃点多档温度，温度值依次递增的顺序温度值控制点分别为第一档温度、第二档温度以及第N档温度；温度升至第二预设温度，以使得碳烟颗粒在DPF中氧化成碳氧化物的步骤包括：
提高进入至DPF中的气体的温度，当DPF中的温度升至第一档温度，立即降低进入至DPF中的气体的温度，以使得碳烟颗粒在DPF中部分氧化成碳氧化物；其它碳粒由于温度降低不会继续氧化；
接着又提高进入至DPF中的气体的温度，当DPF中的温度高于第一档温度的第二档温度，立即降低进入至DPF中的气体的温度，使得碳烟颗粒在DPF中部分氧化成碳氧化物；其它碳粒由于温度降低不会继续氧化；
提高进入至DPF中的气体的温度，当DPF中的温度高于第(N-1)档温度的第N档温度，立即降低进入至DPF中的气体的温度，使得碳烟颗粒在DPF中部分氧化成碳氧化物；其它碳粒由于温度降低不会继续氧化。
直至运行至第N档温度或DPF压差小于主动再生成功所规定压差值。
在本实施例中，在提高进入至DPF中的气体的温度，使得DPF中的温度升至第二预设温度，以使得碳烟颗粒的部分在DPF中氧化成碳氧化物时，DPF中的温度为350℃。
在本实施例中，当DPF中的碳烟颗粒部分氧化后，为使得DPF中的温度能够低于碳烟颗粒的燃点，故需要留出足够的散热的时间，以通过气体带走DPF中柴油氧化产生的热量以及碳烟颗粒氧化产生的热量，故在降低进入至DPF中的气体的温度，以使得DPF中的温度低于第二预设温度后，至提高进入至DPF中的气体的温度，使得DPF中的温度高于碳烟颗粒上一次氧化开始时的温度前至少间隔30s。即与上述内容中的吹扫作用的原理相同，通过气体的在DPF中的流动带走DPF中的热量，从而使得DPF中的温度下降。
进一步地，在本实施例中，降低进入至DPF中的气体的温度的步骤，包括；
停止向DPF主动再生装置中喷射柴油，以避免进入至DPF中的气体被加热。
而在本发明的其他实施例中，降低进入至DPF中的气体的温度的步骤，包括；减少向DPF主动再生装置中喷射的柴油量，以减少柴油在DPF主动再生装置中氧化而产生的热量，以使得进入至DPF中的气体的温度下降。
进一步地，在本实施例中，需要说明的是，在提高进入至DPF中的气体的温度，使得DPF中的温度上升，或是在碳烟颗粒在DPF中氧化的过程中，可以使得DPF中的温度小于600℃。
综上，该DPF主动再生方法能够在DPF中的温度达到柴油的燃点前，通过降温的方式，避免DPF中的温度上升至柴油的燃点，从而能够避免燃油蒸汽出现爆燃的情况；且能够在碳烟颗粒在DPF中氧化的过程中，通过对DPF中的温度进行控制，从而使得碳烟颗粒在DPF中分步氧化，从而能够避免碳烟颗粒爆燃。
由此，该DPF主动再生方法能够避免燃油蒸汽和碳烟颗粒在DPF中爆燃，进而能够对DPF起到保护的作用；还可以提升DPF的极限碳载量(可达到20g/L甚至更多)，因此减少了DPF的再生次数，延长了使用寿命；并使得主动再生大适应性更强，可用于排放恶劣的发动机。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种DPF主动再生方法，其特征在于，包括：
提高进入至DPF中的气体的温度，以使得所述DPF中的温度上升；
在所述DPF中的温度升至第一预设温度时，降低进入至所述DPF中的气体的温度，且，将所述DPF中的燃油蒸汽排出所述DPF；
再次提高进入至所述DPF中的气体的温度，使得所述DPF中的温度升至第二预设温度，以使得碳烟颗粒在所述DPF中氧化成碳氧化物；
其中，所述第一预设温度低于柴油的燃点；
所述第二预设温度大于或等于碳烟颗粒的燃点。
2.根据权利要求1所述的DPF主动再生方法，其特征在于：
所述第一预设温度与柴油的燃点的温度差不小于40℃。
3.根据权利要求1所述的DPF主动再生方法，其特征在于：
所述提高进入至DPF中的气体的温度的步骤，包括：
向DPF主动再生装置中喷射柴油，并利用柴油在所述DPF主动再生装置中的氧化产生的热量，使得进入至所述DPF中的气体的温度上升。
4.根据权利要求1所述的DPF主动再生方法，其特征在于：
所述降低进入至所述DPF中的气体的温度的步骤，包括；
停止向DPF主动再生装置中喷射柴油，以避免进入至所述DPF中的气体被加热；或减少向所述DPF主动再生装置中喷射的柴油量，以减少柴油在所述DPF主动再生装置中氧化而产生的热量，使得进入至所述DPF中的气体的温度下降。
5.根据权利要求1所述的DPF主动再生方法，其特征在于：
所述降低进入至所述DPF中的气体的温度，且，将所述DPF中的燃油蒸汽排出所述DPF后，至所述再次提高进入至所述DPF中的气体的温度，使得所述DPF中的温度升至第二预设温度前至少间隔30s。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的DPF主动再生方法，其特征在于：
所述再次提高进入至所述DPF中的气体的温度，使得所述DPF中的温度升至第二预设温度，以使得碳烟颗粒在所述DPF中氧化成碳氧化物的步骤包括：
提高进入至所述DPF中的气体的温度，使得所述DPF中的温度升至所述第二预设温度，以使得所述碳烟颗粒的部分在所述DPF中氧化成碳氧化物；当所述碳烟颗粒在所述DPF中开始氧化成碳氧化物后，降低进入至所述DPF中的气体的温度，以使得所述DPF中的温度低于所述第二预设温度；
提高进入至所述DPF中的气体的温度，使得所述DPF中的温度高于所述碳烟颗粒上一次氧化开始时的温度；当所述碳烟颗粒的其余部分在所述DPF中开始氧化成碳氧化物后，降低进入至所述DPF中的气体的温度，以使得所述DPF中的温度低于所述第二预设温度；
直至所述DPF的实际进出口压差小于或等于触发DPF主动再生装置开始进行DPF主动再生的预设压力值。
7.根据权利要求6所述的DPF主动再生方法，其特征在于：
所述降低进入至所述DPF中的气体的温度，以使得所述DPF中的温度低于所述第二预设温度后，至所述提高进入至所述DPF中的气体的温度，使得所述DPF中的温度高于所述碳烟颗粒上一次氧化开始时的温度前至少间隔30s。
8.根据权利要求6所述的DPF主动再生方法，其特征在于：
所述降低进入至所述DPF中的气体的温度的步骤，包括；
停止向DPF主动再生装置中喷射柴油，以避免进入至所述DPF中的气体被加热；或减少向所述DPF主动再生装置中喷射的柴油量，以减少柴油在所述DPF主动再生装置中氧化而产生的热量，以使得进入至所述DPF中的气体的温度下降。
9.根据权利要求6所述的DPF主动再生方法，其特征在于：
所述碳烟颗粒在所述DPF中氧化的过程中，所述DPF中的温度小于600℃。
10.根据权利要求6所述的DPF主动再生方法，其特征在于：
所述提高进入至所述DPF中的气体的温度，使得所述DPF中的温度升至所述第二预设温度，以使得所述碳烟颗粒的部分在所述DPF中氧化成碳氧化物时，所述DPF中的温度为350℃。
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