CN115324687A - 一种颗粒捕集器及汽车后处理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及汽车技术领域，具体公开了一种颗粒捕集器及汽车后处理系统。该颗粒捕集器包括气体管道、第一遮挡板、第二遮挡板、过滤结构以及收集结构；气体管道具有进气端和出气端；过滤结构固定于气体管道内，具有朝向气体管道顶部的第一表面和朝向气体管道底部的第二表面；第一遮挡板封闭位于过滤结构的第一表面一侧的气体管道；第二遮挡板封闭过滤结构的第二表面一侧的气体管道；收集结构设置于过滤结构的底部以用于收集灰分。该颗粒捕集器对废气的流通进行导向，使得废气中的杂质颗粒能够集中在过滤结构的第二表面一侧，杂质颗粒经过再生燃烧处理后的灰分可以通过收集装置收集，保证DPF的清洁。
Description
技术领域
本发明涉及汽车排气技术领域，具体是一种颗粒捕集器及汽车后处理系统。
背景技术
随着观念的提升，排放法规对汽车排放污染物的要求也进一步严格。目前在柴油车的后处理系统中增加了DPF(Diesel Particulate Filter，柴油机颗粒过滤器)这一装置，它安装在排放系统中，主要用于过滤降低排气中的碳烟颗粒物，防止其排入大气层造成环境污染。
DPF捕集的碳烟颗粒和其他颗粒物，在车辆再生期间，DPF会通过提高其自身温度，使颗粒物燃烧的方式来清除颗粒物，颗粒物被燃烧后转变成灰分物质，这类物质是不可燃烧物，发动机燃烧越不充分，燃油或者机油油品越低，就越容易产生这类聚合物，主要成分是钙盐，硫酸盐，磷酸盐等等，随着聚合物累计，将导致DPF堵塞，影响车辆使用，导致汽车整体出现耗油多、动力差、排放差的问题。因此，如何及时处理掉DPF内部碳烟颗粒燃烧后的灰分，提高DPF清洁度仍亟待解决。
发明内容
本发明公开了一种颗粒捕集器及汽车后处理系统，用于及时处理掉DPF内杂质颗粒燃烧后的灰分，以提高DPF清洁度。
为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：
一种颗粒捕集器，包括气体管道、第一遮挡板、第二遮挡板、过滤结构以及收集结构；
所述气体管道具有进气端和出气端；
所述过滤结构固定于所述气体管道内以过滤尾气中的颗粒，且所述过滤结构平行于所述气体管道的延伸方向；所述过滤结构具有朝向所述气体管道顶部的第一表面和朝向所述气体管道底部的第二表面；
所述第一遮挡板设置于所述过滤结构朝向所述进气端的一侧，且所述第一遮挡板封闭位于所述过滤结构的第一表面一侧的所述气体管道；所述第二遮挡板设置于所述过滤结构朝向所述出气端的一侧，且所述第二遮挡板封闭所述过滤结构的第二表面一侧的所述气体管道；
所述收集装置与所述过滤结构的第二表面一侧的所述气体管道连通以用于收集所述杂质颗粒燃烧后的灰分。
该颗粒捕集器在工作时，废气从第一遮挡板的下方进入，通过过滤结构，再经过第二遮挡板的上方流出。在经过过滤结构时，废气中的杂质颗粒被拦截在过滤结构第二表面一侧，废气的气体则通过过滤结构进入过滤结构第一表面一侧流出。当杂质颗粒增多至一定程度，可以通过再生燃烧转变为灰分。灰分对应地进入下方的收集结构中，通过定期清洁收集结构可保证及时处理掉颗粒捕集器内部的灰分，提高颗粒捕集器的清洁度。该颗粒捕集器，对废气的流通进行导向，使得废气中的杂质颗粒能够集中在过滤结构的第二表面一侧，杂质颗粒经过再生燃烧处理后的灰分可以通过收集装置收集，保证DPF的清洁，有利于提升汽车的性能，为客户节省成本。
可选地，所述第一遮挡板平行于所述第二遮挡板。
可选地，所述过滤结构垂直于所述第一遮挡板，所述过滤结构垂直于所述第二遮挡板。
可选地，所述收集结构设置有可开合的出灰口；或，所述收集装置可拆卸地连接于所述气体管道。
可选地，所述收集结构收集器以及与所述收集器连通的真空组件；
所述收集器具有与所述气体管道连通的收集腔，所述真空组件用于对所述收集腔抽真空。
可选地，还包括吹扫结构；
所述吹扫结构与所述过滤结构的第一表面一侧的所述气体管道连通以向所述过滤结构吹气。
可选地，所述吹扫结构包括供气源和吹扫口；
所述吹扫口设置于位于所述过滤结构的第一表面一侧的所述气体管道上，所述供气源与所述吹扫口连通以向所述吹扫口供气。
可选地，所述过滤结构包括多层过滤板。
一种汽车后处理系统，包括辅助再生结构以及如上述技术方案提供的任意一种所述的颗粒捕集器；
所述辅助再生结构用于加热所述颗粒捕集器中的杂质颗粒以使所述杂质颗粒燃烧成灰分。
可选地，还包括压差传感器，所述压差传感器与所述辅助再生结构信号连接；所述压差传感器用于监测所述气体管道的进气端与出气端的压力差。
附图说明
图1为本发明实施例提供的颗粒捕集器的剖视图；
图2为本发明实施例提供的颗粒捕集器的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的颗粒捕集器的进气端侧视图；
图4为本发明实施例提供的颗粒捕集器的出气端侧视图；
图5为本发明实施例提供的颗粒捕集器的俯视图；
图6为本发明实施例提供的颗粒捕集器的仰视图。
附图标记：
1-气体管道；11-进气端；12-出气端；2-第一遮挡板；3-第二遮挡板；
4-过滤结构；5-收集结构；6-吹扫结构。
具体实施方式
柴油车后处理系统中的DPF总成的效率高达95％，是净化柴油机废气中的颗粒物最有效的方法之一。DPF装置可通过正常行车再生、驻车再生、服务再生的方式处理积累的颗粒物。当颗粒物轻度堵塞，颗粒物数量不多，汽车的仪表DPF再生开关亮黄灯，行车自动触发再生处理，利用高温清除DPF装置内积累的颗粒物。当颗粒物中度堵塞，颗粒物数量累计到一定值，汽车的仪表DPF亮黄色闪烁灯，此时需要驻车再生，按照厂家要求的条件开展驻车再生约40分钟以上。当颗粒物严重堵塞，颗粒物累计程度进一步加深，汽车的仪表DPF再生亮红灯，同时会点亮故障灯，车辆限扭，这时需要客户去服务站做DPF装置清灰处理并通过诊断仪做服务再生。如不及时处理，将损坏DPF装置。当DPF堵塞后需要去服务站做服务再生，先把后处理总成从车上拆下来，再将DPF单元段从后处理总成上拆下来，最后通过DPF高温炉和清灰机处理干净，不但成本高而且清灰时间长，影响客户使用。而且，其中的正常行车再生和驻车再生可以通过燃烧颗粒物进行处理，燃烧后的灰分积累到一定程度也会导致DPF堵塞。
基于此，本申请实施例提供的一种颗粒捕集器以及汽车后处理系统，及时对废气中的颗粒物燃烧后的灰分进行收集处理，提高DPF清洁度，缩短DPF再生周期，进而提高车辆性能，降低客户使用成本。
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
本申请提供一种颗粒捕集器，如图1所示，该颗粒捕集器包括气体管道1、第一遮挡板2、第二遮挡板3、过滤结构4以及收集结构5。其中气体管道1包括进气端11与出气端12，包含杂质的废气从气体管道1的进气端11进入，在气体管道1内剥离废气中的杂质颗粒，去除杂质颗粒后的废气从出气端12流出。
过滤结构4固定于气体管道1内，且该过滤结构4平行于气体管道1的延伸方向，如本申请实施例中，气体管道1沿第一方向X延伸，则过滤结构4平行于第一方向X。气体管道1在应用时一般水平设置，该第一方向X平行于水平方向。该过滤结构4具有朝向气体管道1顶部的第一表面A和朝向气体管道1底部的第二表面B。
结合图2-图4可知，第一遮挡板2则设置于过滤结构4朝向进气端11的一侧，且第一遮挡板2封闭位于过滤结构4的第一表面A一侧的气体管道1。也就是说，第一遮挡板2的形状应与部分气体管道1的横截面形状相对应，其上端与气体管道1的顶部相连接，其下端与过滤结构4相连接。如在本申请实施例中，气体管道1的横截面形状为圆形，则第一遮挡板2的形状对应地为半圆形，第一遮挡板2的直线边缘与过滤结构4连接，第一遮挡板2的弧形边缘与气体管道1的上半部分连接，以封闭过滤结构4朝向进气端11的一侧处气体管道1的上半部分。第一遮挡板2用于使气体无法从该处气体管道1的上半部分通过，只能从其下方通过。第二遮挡板3设置于过滤结构4朝向出气端12的一侧，且第二遮挡板3封述过滤结构4的第二表面B一侧的气体管道1。与第一遮挡板2类似地，第二遮挡板3的形状也与部分气体管道1的横截面形状相对应，其上端与过滤结构4相连接，其下端与气体管道1的底部相连接。如在本申请实施例中，第二遮挡板3的形状为半圆形，第二遮挡板3的直线边缘与过滤结构4连接，第二遮挡板3的弧形边缘与气体管道1的下半部分连接，以封闭过滤结构4朝向出气端12的一侧处气体管道1的下半部分。第二遮挡板3的设置使气体无法从该处气体管道1的下半部分通过，只能从其上方通过。
结合图5与图6可知，当俯视该颗粒捕集器时，可以从吹扫结构6看到过滤结构4的第一表面A；当仰视该颗粒捕集器时，可以从收集结构5看到过滤结构4的第二表面B。
结合图1所示的废气在气体管道1内的流通路径(如箭头所示)，第一遮挡板2、第二遮挡板3和过滤结构4在气体管道1内的设置，可以对废气在气体管道1内的流通进行引导，使废气从进气端11进入气体管道1后，从第一遮挡板2的下方经过，废气中的气体密度和体积都比较小，废气可以向上运动，通过过滤结构4，兵最终经过滤结构4的上方的气体管道1至出气端12流出。而杂质颗粒由于密度和体积都比较大，在重力作用以及过滤结构4的阻挡作用下留在过滤结构4的第二表面B一侧。
收集结构5则位于气体管道1与过滤结构4对应的位置的底部，用于收集杂质颗粒灰分。当废气经过过滤结构4时，杂质颗粒被阻挡在过滤结构4的第二表面B一侧。在重力的作用下，部分杂质颗粒将直接落入与过滤结构4相对的收集结构5内。当颗粒捕集器内的杂质颗粒再生燃烧成为灰分，灰分在重力作用下直接落入收集结构5中，便于及时清理。
可以看出，本申请实施例所提供的颗粒捕集器，对废气的流通进行导向，使得废气中的杂质颗粒能够集中在过滤结构4的第二表面B一侧，杂质颗粒经过再生燃烧处理后的灰分可以通过收集装置收集，保证DPF的清洁，有利于提升汽车的性能，为客户节省成本。
具体地，第一遮挡板2平行于第二遮挡板3，如本申请实施例中过滤结构4垂直于第一遮挡板2，且过滤结构4垂直于第二遮挡板3。也就是说，本申请提供的实施例中，第一遮挡板2与第二遮挡板3都朝向垂直于第一方向X的方向，有利于气体管道1的结构保持稳定。
一些实施例中，具体地，该收集结构5设置有可开合的出灰口。在收集结构5内积攒一定灰分时，打开出灰口进行清理。或者，将收集结构5可拆卸地连接到气体管道1，在收集结构5内积攒一定灰分时，将收集结构5自气体管道1拆下来进行清洁。收集结构5的结构设置不需要对颗粒捕集器整体进行拆卸清理，不但方便处理，还可以节约维护或维修成本。
为了提高灰分收集效果，收集结构5可以包括收集器与收集器连通的真空组件。收集器具有收集腔，该收集腔与过滤结构4的第二表面B一侧的气体管道1连通。真空组件用于对收集腔抽真空，将过滤结构4第二表面B的灰分以及部分杂质颗粒残留吸入收集腔内。
应当理解，收集结构5与气体管道1连接的接口应采用耐高温材质设计，以在再生燃烧时保持结构稳定。
此外，还可以在收集结构上设置传感器，该传感器用于监测收集装置内的灰分收集情况，如收集结构内灰分的多少。当灰分收集满，传感器报警，提醒使用者清理收集结构。该颗粒捕集器还包括吹扫结构6，该吹扫结构6与过滤结构4第一表面A一侧的气体管道1连通，且其位置与过滤结构4的位置相对。吹扫结构6用于对过滤结构4进行由上至下的吹扫，以确保过滤结构4的第二表面B一侧的杂质颗粒或灰分都可以进入收集结构5内，不会残留。
一些实施例中，该吹扫结构6可以包括供气源和吹扫口，吹扫口设置于位于过滤结构4的第一表面A一侧的气体管道1上，供气源与吹扫口连通以向吹扫口供气。吹扫结构6在杂质颗粒再生燃烧后开始工作，其工作时应保证气体管道1内温度已降低至环境温度。供气源为吹扫口供气，吹扫口输出气流，该气流对过滤结构4进行由上至下的清扫，使过滤结构4第二表面B一侧的残留颗粒和残留灰分被吹入收集结构5，保持气体管道1内部的清洁。吹扫结构6的设置使使用者无需再将颗粒捕集器拆下单独清扫，可直接通过吹扫口对其进行清扫。
吹扫结构6的选择并不限制，可根据实际情况选择方案。如吹扫口选择盖板结构设计，供气源选择高压吹灰枪，需要时将盖板打开，高压吹灰枪通过吹扫口插入进行多角度吹扫。或供气源选择电气泵，柴油机车上的打气泵等，均可以用作吹扫结构6。但应当注意的是，吹扫口应采用耐高温材质，以抵挡再生燃烧时气体管道内的高温。在不工作时吹扫口是封闭状态，防止废气溢出，工作时才为打开状态。
具体地，为了得到更好的过滤效果，过滤结构4包括多个层叠设置的过滤板。多层过滤板的过滤孔目数，过滤孔尺寸，过滤滤芯材质等应设计适当，满足排放要求。应当注意的是，多层过滤板结构的具体载体分布，板厚度等参数，都需要根据实际情况设计，以满足排气背压要求。
需要说明的是，颗粒捕集器内部结构材质要求耐高温、强度好、耐腐蚀，性能可靠，且具有较长的使用里程，要求满足整车使用寿命里程。
基于上述颗粒捕集器，本申请还提供一种汽车后处理设备，包括辅助再生结构以及上述颗粒捕集器，辅助再生结构用于加热颗粒捕集器中的杂质颗粒以使杂质颗粒燃烧成灰分。
其中辅助再生结构可以包括催化氧化器以及输油结构，催化氧化器连接气体管道1的进气端11，输油结构连接气体管道1的管体。在颗粒捕集器内的杂质颗粒进行再生燃烧的过程中，催化氧化器发生氧化反应，使气体管道与其连接的管体处温度升高，进而使整个气体管道1的温度升高。而输油结构则向气体管道1内部喷油，同样是为了使其内部温度升高。当气体管道1内温度升高至设定温度后，杂质颗粒将发生燃烧，进而转变为灰分。灰分和残留的杂质颗粒可以进入收集结构5中，保持颗粒捕集器内部的清洁。应当理解，辅助再生结构的选择并不限制于此，本申请提供的催化氧化器以及输油结构仅做示范。
进一步地，该汽车后处理设备还包括压差传感器，该压差传感器可以设置于气体管道1内，用于监测气体管道1的进气端11与出气端12的压力差。当进气端11与出气端12之间的压力差值达到设定阈值时，压差传感器将触发辅助再生结构对颗粒捕集器内的杂质颗粒进行加热，使杂质颗粒发生再生燃烧进而转变为灰分。
在工作中，汽车的废气经过氧化型催化转化器(Diesel Oxidation Catalyst，DOC)后进入颗粒捕集器，废气自气体管道1的进气端11进入并通过第一遮挡板2的下方，从过滤结构4的第二表面B一侧经过过滤结构4的过滤到过滤结构4的第一表面A，然后自第二遮挡板3的上方流出。随着杂质颗粒沉积增多，排气阻力大，压差传感器检测到压力差值达到设计限值时触发辅助再生结构对颗粒捕集器内的杂质颗粒进行加热，杂质颗粒升温发生再生燃烧。再生燃烧完成后，待排气管温度降到环境温度，打开吹扫结构6，将灰分排入到收集结构5中。显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种颗粒捕集器，其特征在于，包括气体管道、第一遮挡板、第二遮挡板、过滤结构以及收集结构；
所述气体管道具有进气端和出气端；
所述过滤结构固定于所述气体管道内以过滤尾气中的颗粒，且所述过滤结构平行于所述气体管道的延伸方向；所述过滤结构具有朝向所述气体管道顶部的第一表面和朝向所述气体管道底部的第二表面；
所述第一遮挡板设置于所述过滤结构朝向所述进气端的一侧，且所述第一遮挡板封闭位于所述过滤结构的第一表面一侧的所述气体管道；所述第二遮挡板设置于所述过滤结构朝向所述出气端的一侧，且所述第二遮挡板封闭所述过滤结构的第二表面一侧的所述气体管道；
所述收集装置与所述过滤结构的第二表面一侧的所述气体管道连通以用于收集所述杂质颗粒燃烧后的灰分。
2.根据权利要求1所述的颗粒捕集器，其特征在于，所述第一遮挡板平行于所述第二遮挡板。
3.根据权利要求2所述的颗粒捕集器，其特征在于，所述过滤结构垂直于所述第一遮挡板，所述过滤结构垂直于所述第二遮挡板。
4.根据权利要求1所述的颗粒捕集器，其特征在于，所述收集结构设置有可开合的出灰口；或，所述收集装置可拆卸地连接于所述气体管道。
5.根据权利要求4所述的颗粒捕集器，其特征在于，所述收集结构收集器以及与所述收集器连通的真空组件；
所述收集器具有与所述气体管道连通的收集腔，所述真空组件用于对所述收集腔抽真空。
6.根据权利要求1所述的颗粒捕集器，其特征在于，还包括吹扫结构；
所述吹扫结构与所述过滤结构的第一表面一侧的所述气体管道连通以向所述过滤结构吹气。
7.根据权利要求6所述的颗粒捕集器，其特征在于，所述吹扫结构包括供气源和吹扫口；
所述吹扫口设置于位于所述过滤结构的第一表面一侧的所述气体管道上，所述供气源与所述吹扫口连通以向所述吹扫口供气。
8.根据权利要求1所述的颗粒捕集器，其特征在于，所述过滤结构包括多层过滤板。
9.一种汽车后处理系统，其特征在于，包括辅助再生结构以及如权利要求1-8中任一项所述的颗粒捕集器；
所述辅助再生结构用于加热所述颗粒捕集器中的杂质颗粒以使所述杂质颗粒燃烧成灰分。
10.根据权利要求9所述的汽车后处理系统，其特征在于，还包括压差传感器，所述压差传感器与所述辅助再生结构信号连接；所述压差传感器用于监测所述气体管道的进气端与出气端的压力差。
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