[發明專利]輔助掃描反吹式分離排氣微粒過濾器

有效

• 申請號: 200910067532.6
• 申請日: 2009-09-15
• 公開（公告）號: CN101653679A
• 公開（公告）日: 2010-02-24
• 發明（設計）人: 方顯忠
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: B01D46/24
• 分類號: B01D46/24;B01D46/42;F01N3/021
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司
• 代理人: 朱世林;王壽珍

技術領域

本發明涉及一種用壓縮氣體強制近距離逐漸掃描反吹過濾材料實現分離沉積物的過濾 器，尤其是適用于強制分離沉積在柴油機排氣過濾器上的碳煙微粒。

背景技術

柴油機微粒過濾器(DPF)再生：

過濾器能有效過濾碳煙微粒，防止碳煙排入到大氣中污染環境，但隨著過濾下來微粒的 沉積，過濾孔隙逐漸被堵塞，過濾器阻力會隨著使用時間的增長而變大，排氣阻力增大會導 致發動機功率降低和燃料消耗量提高。因此，必須及時清除掉過濾材料上的碳煙，減少發動 機排氣阻力。清除掉沉積碳煙的過程稱為過濾器再生，完成一次再生過程稱為一個周期，試 驗表明當過濾器的排氣阻力上升到20kPa時，柴油機的動力性、經濟性明顯變差。

發動機所需要過濾材料的面積：

在“車用袋式消煙器的阻力增長特性〔J〕”(內燃機學報1997.15(1)：P99～105)〔1〕 中，作者在工作容積為2.98升的495QB柴油機上采用諾梅克斯纖維、克麥蘭纖維、玻璃纖維、 編織的針刺氈，以及500目不銹鋼絲網、800目不銹鋼絲網作為袋式消煙器材料，進行了關于 過濾面積、過濾效率以及阻力隨時間變化關系的研究，在幾種材料中最大和最小過濾面積分 別是0.35～1.58m²，在該面積范圍條件下，幾種材料排氣阻力分別達到19kPa時所經歷的最長 和最短時間分別是12.03～86.36分鐘，如果都采用最大和最小的平均值計算，平均過濾面積 為(0.35+1.58)/2＝0.965m²，平均時間是(12.03+86.36)/2＝49.195分鐘，每升工作容積對應 平均面積為0.965m²/2.98＝0.324m²/L。這表明對該柴油機的每升排量而言，當平均面積是 0.324m²時，平均只能維持50分鐘左右的過濾時間，就必須對過濾器進行清理再生，如果要 維持100分鐘的過濾時間，過濾材料的面積要擴大一倍，等于2×0.324m²＝0.648m²＝6480cm²。

發動機的進、排氣數量：

目前柴油機的曲軸工作轉速范圍一般在1000～4000r/min之間，對于排氣量為1升的4 沖程發動機而言，曲軸每轉2轉時進入到氣缸內的理論空氣數量為1升，每分鐘的理論進氣 量為(1000～4000)/2＝500～2000L/min，其每小時的理論進氣量為(500～2000) ×60＝30000～120000L/h，即理論進氣量范圍在30～120m³/h之間，考慮進氣道阻力影響，其 充氣系數一般為0.85左右，實際進入到氣缸內的空氣量在(30～120)×0.85＝25.5～102m³/h 之間，而排氣數量等于進氣量再加上噴入到氣缸中的燃油數量，排氣量大于進氣量。排氣過 濾器要流過這樣大的流量，在考慮每升排量需要的過濾材料面積時，最少要維持幾個小時的 過濾時間，避免再生次數過于頻繁。

傳統車用DPF反吹再生方式的缺點：

在“汽車排氣污染治理及催化轉化器〔M〕”(北京：化學工業出版社，2000：P297～299)中， 介紹了采用單個或多個固定方向的噴嘴結構，但對表面型過濾材料反吹再生時存在如下6個 缺點。