CN113309601A - 尾气处理装置、其控制方法和工程设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及尾气处理设备领域，公开了一种尾气处理装置、其控制方法和工程设备。尾气处理装置包括颗粒捕捉器和旁通管道，旁通管道上设置有阀门，用于阻断或者开通旁通管道，旁通管道的一端连接于颗粒捕捉器的上游侧，旁通管道的另一端连接于颗粒捕捉器的下游侧。通过设置具有阀门的旁通管道，能够实现在颗粒捕捉器堵塞时，利用旁通管道进行临时排气。在使用旁通管道进行排气时，颗粒捕捉器的上、下游两侧不会压差过大，因此不容易发生设备损坏，并且发动机也不会因为气压过高而影响运行。本申请实施例提供的工程设备、尾气处理装置的控制方法均基于上述的尾气处理装置。

Description

尾气处理装置、其控制方法和工程设备

技术领域

本申请涉及尾气处理设备领域，具体而言，涉及一种尾气处理装置、其控制方法和工程设备。

背景技术

目前，工程设备上广泛采用了柴油机，其尾气中的颗粒物(简称PM)是一种空气污染物。为了保护环境，要求处理掉尾气中的颗粒物。行业内普遍采用的方法是利用颗粒捕捉器(简称DPF)对尾气进行过滤。当颗粒捕捉器中的颗粒物收集到一定量时，再进行清除(比如燃烧掉)，使得颗粒捕捉器可以继续使用。

但是当清理不及时会使颗粒捕捉器中的颗粒物越积越多，造成颗粒捕捉器堵塞。颗粒捕捉器堵塞后，排气系统的背压越来越大，但因各种原因工程设备不能够立刻停止运行，在这种情况下，颗粒捕捉器堵塞会影响发动机的性能，甚至损坏颗粒捕捉器。

发明内容

本申请的目的包括提供一种尾气处理装置、其控制方法和工程设备，其能够改善颗粒捕捉器堵塞对发动机和颗粒捕捉器本身带来的不利影响。

本申请的实施例可以这样实现：

第一方面，本申请提供一种尾气处理装置，包括：

颗粒捕捉器；

旁通管道，旁通管道上设置有阀门，用于阻断或者开通旁通管道，旁通管道的一端连接于颗粒捕捉器的上游侧，旁通管道的另一端连接于颗粒捕捉器的下游侧。

在可选的实施方式中，阀门位于旁通管道的上游端。

在可选的实施方式中，阀门为电动阀。

在可选的实施方式中，阀门包括阀体、阀瓣、转轴以及驱动件，阀体形成供尾气流通的通孔，阀瓣活动地设置于阀体的通孔内并通过转轴与驱动件传动连接，驱动件用于驱动转轴转动以带动阀瓣封堵或者打开阀体的通孔。

在可选的实施方式中，尾气处理装置还包括与颗粒捕捉器串联的氧化催化器。

在可选的实施方式中，氧化催化器位于颗粒捕捉器的上游侧，旁通管道的上游端位于氧化催化器的上游侧。

在可选的实施方式中，尾气处理装置还包括压力计，用于采集颗粒捕捉器的气压。

在可选的实施方式中，压力计至少包括分别位于颗粒捕捉器的上游侧和下游测的两个探测端。

在可选的实施方式中，尾气处理装置还包括控制器，阀门、压力计均与控制器电连接，控制器被设置为根据颗粒捕捉器的气压控制阀门打开或者关闭。

第二方面，本申请提供一种工程设备，包括发动机以及前述实施方式中任一项的尾气处理装置，尾气处理装置与发动机的排气端连通。

第三方面，本申请提供一种尾气处理装置的控制方法，尾气处理装置包括颗粒捕捉器和旁通管道，旁通管道上设置有阀门，用于阻断或者开通旁通管道，旁通管道的一端连接于颗粒捕捉器的上游侧，旁通管道的另一端连接于颗粒捕捉器的下游侧，控制方法包括：

获取颗粒捕捉器的上游侧的压力；

当颗粒捕捉器的上游侧的压力大于目标压力时，控制阀门打开。

本申请实施例的有益效果包括，例如：

本申请提供的尾气处理装置包括颗粒捕捉器和旁通管道，旁通管道上设置有阀门，用于阻断或者开通旁通管道，旁通管道的一端连接于颗粒捕捉器的上游侧，旁通管道的另一端连接于颗粒捕捉器的下游侧。通过设置具有阀门的旁通管道，能够实现在颗粒捕捉器堵塞时，利用旁通管道进行临时排气。在使用旁通管道进行排气时，颗粒捕捉器的上、下游两侧不会压差过大，因此不容易发生设备损坏，并且发动机也不会因为气压过高而影响运行。当颗粒捕捉器恢复畅通后，再关闭阀门，利用颗粒捕捉器来对尾气进行过滤。

本申请实施例提供的工程设备、尾气处理装置的控制方法均基于上述的尾气处理装置，因此也能够在颗粒捕捉器阻塞时，不影响设备运行，也不容易导致颗粒捕捉器损坏。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，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申请的某些实施例，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为本申请一种实施例中尾气处理装置的示意图；

图2为本申请一种实施例中阀门的结构示意图；

图3为本申请一种实施例中尾气处理装置的控制方法的流程图。

图标：010-尾气处理装置；100-颗粒捕捉器；110-压力计；112-探测端；200-旁通管道；210-阀门；212-阀体；214-阀瓣；216-转轴；218-驱动件；300-主管道；400-氧化催化器。

具体实施方式

目前在工程机械设备(比如重型车及部分轻型车)上广泛采用的柴油机，其尾气中的颗粒物是影响空气质量主要原因之一。为处理掉尾气中的颗粒物，行业内普遍采用的技术方案是利用颗粒捕捉器(简称DPF)对尾气进行过滤。当DPF中的颗粒物收集到一定量时，通过提高尾气的温度来燃烧掉DPF中的颗粒物(即DPF再生)，使DPF能够重复利用。但是当发动机长期处于低排气温度工况下工作时，DPF中收集到的颗粒物无法再生，会使DPF中的颗粒物越积越多，造成DPF堵塞。DPF堵塞后可能会造成以下影响：

1、排气系统的背压越来越大，严重时会影响发动机的性能，甚至会使发动机无法启动，影响发动机及整车的工作；

2、随着排气系统的背压增大，可能会推移DPF载体，甚至损坏载体；

3、DPF堵塞严重时，不能直接进行再生；若进行再生可能会使DPF局部受热不均匀，烧坏载体；有时也可能出现爆燃现象，再生不受控制。

当机械设备处于危险区域(如工作区域有较多易燃易爆物品等)工作时发生DPF严重堵塞，这时需要将机械设备移动到安全区域进行DPF维护，也即疏通DPF。因此需要一个方案在DPF严重堵塞时也不影响发动机的工作，使其至少有动力转移到安全区域。

为了改善上述现有技术中存在的至少一种缺陷，本申请实施例提供一种尾气处理装置、其控制方法和工程设备。通过设置与颗粒捕捉器并联的旁通管道，使得颗粒捕捉器严重堵塞时，可以用旁通管道进行排气，不至于因颗粒捕捉器的上下游两侧的气压差过大导致设备运行受影响。

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请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申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

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。

在本申请的描述中，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申请和简化描述，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申请的限制。

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，本申请的实施例中的特征可以相互结合。

图1为本申请一种实施例中尾气处理装置010的示意图。请参考图1，本实施例提供的尾气处理装置010，包括颗粒捕捉器100和旁通管道200。在本实施例中，颗粒捕捉器100连接在排气的主管道300上，用于接收、过滤发动机排出的尾气。旁通管道200的一端连接于颗粒捕捉器100的上游侧，旁通管道200的另一端连接于颗粒捕捉器100的下游侧。具体的，旁通管道200的两端分别连接在颗粒捕捉器100上、下游侧的主管道300上，当然，旁通管道200的端部也可以直接连接在颗粒捕捉器100的进气端和排气端的壳体上。

在本实施例中，旁通管道200上设置有阀门210，用于阻断或者开通旁通管道200。旁通管道200与颗粒捕捉器100呈并联设置。当颗粒捕捉器100因为积累过多的颗粒物而堵塞时，其上游的气压较高，可能会影响发动机的运行，甚至会导致发动机无法启动。此时打开旁通管道200的阀门210，临时使用旁通管道200来排尾气，避免系统气压过大，让发动机可以顺利运行。在一些危险环境中，不适合对颗粒捕捉器100进行清理，此时保证发动机可以运行，能够便于将工程设备整体驱动至安全环境中，再对颗粒捕捉器100进行疏通清理。待颗粒捕捉器100重新疏通后，再关闭阀门210，利用颗粒捕捉器100进行尾气过滤。在颗粒捕捉器100堵塞严重时，通过开通旁通管道200，也可以避免颗粒捕获器受损。

应理解，在本申请实施例中，上游、下游是以尾气流动方向为准，上游侧、上游端是指装置进气的一侧或一端，下游侧、下游端是指排气的一侧或一端。

在本申请实施例中，阀门210位于旁通管道200的上游端。通过将阀门210设置在旁通管道200的上游端，可以在阀门210关闭的状态下，尽量减少旁通管道200内的未处理尾气量，避免颗粒物在旁通管道200内堆积。这里的未处理尾气是指没有经过颗粒捕捉器100进行过滤的尾气。当然，在可选的其他实施例中，阀门210的安装位置可以是旁通管道200的中段，或者旁通管道200的下游端。

除了利用颗粒捕捉器100对尾气中的固体颗粒进行过滤之外，本申请实施例的尾气处理装置010还可以包括与颗粒捕捉器100串联的氧化催化器400。氧化催化器400内有布置有催化剂，一般以金属(铂系、钯系)或陶瓷作为催化剂的载体，当柴油机尾气通过催化剂时，碳氢化合物、一氧化碳等在较低的温度下可以很快地与尾气中的氧气进行化学反应，生成无污染的水和二氧化碳。因此可以对发动机尾气中的有害气体成分进行净化。在本实施例中，氧化催化器400位于颗粒捕捉器100的上游侧，当然，在可选的其他实施例中，氧化催化器400也可以设置在颗粒捕捉器100的下游。

在本实施例中，氧化催化剂的外壳与颗粒捕捉器100的外壳直接连通，旁通管道200的上游端位于氧化催化器400的上游侧。在可选的其他实施例中，氧化催化器400与颗粒捕捉器100之间也可以通过管路连通，旁通管道200的上游端可以设置在氧化催化器400与颗粒捕捉器100之间。

在本实施例中，阀门210为电动阀。尾气处理装置010还包括控制器，阀门210与控制器电连接，控制器能够控制阀门210打开或者关闭。

图2为本申请一种实施例中阀门210的结构示意图。请参照图2，在一种可选的实施方式中，阀门210包括阀体212、阀瓣214、转轴216以及驱动件218，驱动件218与控制器电连接。可选的，阀体212形成供尾气流通的通孔，阀瓣214活动地设置于阀体212的通孔内并通过转轴216与驱动件218传动连接，驱动件218用于驱动转轴216转动以带动阀瓣214封堵或者打开阀体212的通孔。如图所示，阀瓣214为板状；在可选的其他实施例中，阀门210也可以为球阀。

在本申请可选的其他实施例中，阀门210的类型不仅限于上述类型，还可以根据实际需要选择其他的类型。

在可选的实施方式中，尾气处理装置010还包括压力计110，用于采集颗粒捕捉器100的气压。压力计110与控制器电连接，因此控制器可以根据颗粒捕捉器100的气压情况，控制旁通管道200的阀门210打开或者关闭。

在本实施例中，压力计110至少包括分别位于颗粒捕捉器100的上游侧和下游侧的两个探测端112。两个探测端112可以分别检测颗粒捕捉器100的上游侧和下游侧的气压，通过检测这两个位置的气压，再相减可以得到气压差。气压差越大，说明堵塞越严重。当气压差达到目标值后，可以控制阀门210打开，利用旁通管道200排气，缓解压差，避免颗粒捕捉器100损坏或者发动机受影响。

在可选的其他实施例中，压力计110还可以仅仅检测颗粒捕捉器100的上游侧的气压，上游侧的气压大于目标压力时，控制阀门210打开。

图3为本申请一种实施例中尾气处理装置010的控制方法的流程图。如图3所示，本申请实施例还提供一种尾气处理装置010的控制方法，可以应用于本申请上述实施例提供的尾气处理装置010，该控制方法包括：

步骤S1，获取颗粒捕捉器的上游侧的压力。

以本申请实施例提供的尾气处理装置010为例，可以通过压力计110获取颗粒捕捉器100的上游侧的压力。在本实施例中，还可以获取颗粒捕捉器100的下游侧的压力，根据颗粒捕捉器100的上游侧、下游侧的压力差来作为后续判断是否打开阀门210的标准。

步骤S2，当颗粒捕捉的上游侧的压力大于目标压力时，控制阀门打开。

以本申请实施例提供的尾气处理装置010为例，控制器在获得压力计110发送的压力数据后，判断颗粒捕捉器100的上游侧的压力是否大于目标压力。在判定颗粒捕捉器100的上游侧的压力大于目标压力时，控制阀门210打开，利用旁通管道200排出尾气。在本申请一种实施例中，目标压力可以是一个预设的固定值。在可选的其他实施例中，目标压力也可以是根据颗粒捕捉器100的下游侧的压力而取的一个值，比如预设一个固定的目标压差，将采集到的颗粒捕捉器100的下游侧压力加上目标压差得到目标压力；这种方式也相当于通过判断实际压力差是否大于目标压差，来判断是否控制阀门210打开。

应当理解，上述步骤可以完全通过控制器来实现，也可以通过人工实现。

通过本申请实施例提供的尾气处理装置010的控制方法，可以确保颗粒捕捉器100在阻塞之后，能够利用旁通管道200进行排气，缓解了尾气处理装置010压力过高导致发动机无法正常运行、尾气处理装置010容易损坏等问题。当颗粒捕捉器100清理完成后，再将阀门210关闭，利用颗粒捕捉器100对尾气进行过滤。

本申请还提供一种工程设备(图中未示出)，包括发动机以及前述实施方式中任一项的尾气处理装置010，尾气处理装置010与发动机的排气端连通。该工程设备可以是起重机、料罐车等。

综上所述，本申请提供的尾气处理装置010包括颗粒捕捉器100和旁通管道200，旁通管道200上设置有阀门210，用于阻断或者开通旁通管道200，旁通管道200的一端连接于颗粒捕捉器100的上游侧，旁通管道200的另一端连接于颗粒捕捉器100的下游侧。通过设置具有阀门210的旁通管道200，能够实现在颗粒捕捉器100堵塞时，利用旁通管道200进行临时排气。在使用旁通管道200进行排气时，颗粒捕捉器100的上、下游两侧不会压差过大，因此不容易发生设备损坏，并且发动机也不会因为气压过高而影响运行。当颗粒捕捉器100恢复畅通后，再关闭阀门210，利用颗粒捕捉器100来对尾气进行过滤。

本申请实施例提供的工程设备、尾气处理装置010的控制方法均基于上述的尾气处理装置010，因此也能够在颗粒捕捉器100阻塞时，不影响设备运行，也不容易导致颗粒捕捉器100损坏。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种尾气处理装置，其特征在于，包括：

颗粒捕捉器；

旁通管道，所述旁通管道上设置有阀门，用于阻断或者开通所述旁通管道，所述旁通管道的一端连接于所述颗粒捕捉器的上游侧，所述旁通管道的另一端连接于所述颗粒捕捉器的下游侧。

2.根据权利要求1所述的尾气处理装置，其特征在于，所述阀门位于所述旁通管道的上游端。

3.根据权利要求1所述的尾气处理装置，其特征在于，所述阀门为电动阀。

4.根据权利要求3所述的尾气处理装置，其特征在于，所述阀门包括阀体、阀瓣、转轴以及驱动件，所述阀体形成供尾气流通的通孔，所述阀瓣活动地设置于所述阀体的通孔内并通过所述转轴与所述驱动件传动连接，所述驱动件用于驱动所述转轴转动以带动所述阀瓣封堵或者打开所述阀体的通孔。

5.根据权利要求1所述的尾气处理装置，其特征在于，所述尾气处理装置还包括与所述颗粒捕捉器串联的氧化催化器。

6.根据权利要求5所述的尾气处理装置，其特征在于，所述氧化催化器位于所述颗粒捕捉器的上游侧，所述旁通管道的上游端位于所述氧化催化器的上游侧。

7.根据权利要求1所述的尾气处理装置，其特征在于，所述尾气处理装置还包括压力计，用于采集所述颗粒捕捉器的气压。

8.根据权利要求7所述的尾气处理装置，其特征在于，所述尾气处理装置还包括控制器，所述阀门、所述压力计均与所述控制器电连接，所述控制器被设置为根据所述颗粒捕捉器的气压控制所述阀门打开或者关闭。

9.一种工程设备，其特征在于，包括发动机以及权利要求1-8中任一项所述的尾气处理装置，所述尾气处理装置与所述发动机的排气端连通。

10.一种尾气处理装置的控制方法，其特征在于，所述尾气处理装置包括颗粒捕捉器和旁通管道，所述旁通管道上设置有阀门，用于阻断或者开通所述旁通管道，所述旁通管道的一端连接于所述颗粒捕捉器的上游侧，所述旁通管道的另一端连接于所述颗粒捕捉器的下游侧，所述控制方法包括：

获取所述颗粒捕捉器的上游侧的压力；

当所述颗粒捕捉器的上游侧的压力大于目标压力时，控制所述阀门打开。

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