[發(fā)明專(zhuān)利]用于清潔微粒過(guò)濾器的方法和設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201280066025.0
• 申請(qǐng)日: 2012-01-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104040124B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-03-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 格特-奧韋·沃爾斯特倫
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 沃爾沃拉斯特瓦格納公司
• 主分類(lèi)號(hào): F01N3/023
• 分類(lèi)號(hào): F01N3/023;F01N3/033;F01N3/035
• 代理公司: 中原信達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司11219
• 代理人: 高偉,陸弋

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于清潔車(chē)輛微粒過(guò)濾器的方法和設(shè)備，且更特定地涉及使用排氣流在原處清潔柴油機(jī)微粒過(guò)濾器的方法和設(shè)備。

背景技術(shù)

柴油機(jī)微粒過(guò)濾器(DPF)從發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣流中去除有機(jī)和無(wú)機(jī)微粒物(PM)。有機(jī)微粒是碳、氫和氧的復(fù)雜混合物，且是柴油燃料在氣缸內(nèi)不完全燃燒的產(chǎn)物。PM的無(wú)機(jī)部分的來(lái)源是潤(rùn)滑油或燃料中的添加劑以及從發(fā)動(dòng)機(jī)表面腐蝕掉的材料。這些無(wú)機(jī)物質(zhì)的大部分由金屬氧化物和硫組成，例如硫酸鈣。這意味著所述無(wú)機(jī)物質(zhì)在長(zhǎng)期運(yùn)行中將永久地阻塞微粒過(guò)濾器。在最佳情況下，有機(jī)PM將在過(guò)濾器再生期間完全燃燒且因此作為氣態(tài)CO₂和H₂O離開(kāi)過(guò)濾器。另一方面，無(wú)機(jī)成分不能在過(guò)濾器內(nèi)被氧化且轉(zhuǎn)化為氣態(tài)成分。而是無(wú)機(jī)成分作為通常稱(chēng)為“灰分”的不同的氧化物被捕獲在過(guò)濾器內(nèi)。為維持可接受的性能，必須定期從過(guò)濾器去除灰分以防止過(guò)濾器被阻塞。

柴油機(jī)微粒過(guò)濾器(DPF)的一些安裝被建立在運(yùn)行溫度過(guò)低而不能使過(guò)濾器適當(dāng)?shù)卦偕?例如，通過(guò)將有機(jī)物PM氧化而再生)的發(fā)動(dòng)機(jī)上。在這些情況中，過(guò)濾器可能變得被PM阻塞且潛在地降低發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。另外，與帶有低炭黑載荷的過(guò)濾器相比，帶有高炭黑載荷的過(guò)濾器具有通過(guò)不受控的再生而導(dǎo)致更高的永久性損壞的可能。在運(yùn)行溫度不足夠高的這些情況中，可能要求定期移除炭黑。

現(xiàn)有技術(shù)的過(guò)濾器清潔的解決方法如在下文中所述經(jīng)常是復(fù)雜的或包括將零件移動(dòng)，而其它解決方法在移除緊密結(jié)合的微粒物方面是低效的。其它過(guò)程可能導(dǎo)致在清潔過(guò)程期間的高PM排放。

如下的示例闡述了大量現(xiàn)有的解決方法(例如，裝置和方法)及其缺點(diǎn)。

I.在從發(fā)動(dòng)機(jī)移除時(shí)清潔DPF

清潔過(guò)濾器的簡(jiǎn)單方式是以壓縮空氣軟管進(jìn)行。將軟管指向到過(guò)濾器的出口表面內(nèi)，因此將炭黑在與其最初沉積相反的方向上從壁吹離(即反洗或反沖)。此方法是不精確的，潛在地是危險(xiǎn)的(壓縮空氣危險(xiǎn))，要求操作者的高度注意力，且如果不正確地執(zhí)行可能導(dǎo)致PM從過(guò)濾器端部的排放以及導(dǎo)致清潔不良的過(guò)濾器。

臟過(guò)濾器可在爐中被加熱到高溫度以有效地移除碳基微粒。這要求明顯的能量輸入且無(wú)法移除無(wú)機(jī)灰分。在加熱循環(huán)之后，冷卻時(shí)間長(zhǎng)，且必須通過(guò)真空處理或清洗過(guò)濾器去除灰分。

用于清潔工業(yè)裝置的許多系統(tǒng)利用液體流和超聲波的組合，這可能是有效的，但可能相對(duì)昂貴。另外，清潔液體可能損壞催化劑涂層或?qū)⒋呋瘎┕潭ㄔ谄浣饘贇んw內(nèi)的襯墊材料。

其它的方法已描述了涉及以合適的“清潔流體”進(jìn)行反洗直至過(guò)濾器被清潔的清潔系統(tǒng)。然而，許多催化劑及其襯墊材料對(duì)于大量的水或溶劑是敏感的。溶劑的另外的缺點(diǎn)是要求丟棄處理。另外，清潔流體的流動(dòng)可能局部地不受控(即，單獨(dú)的流體流流過(guò)單元)，使得過(guò)濾器的一些部分可能不如其它部分那樣良好地被清潔。

此解決方法的另外的問(wèn)題是并非所有的車(chē)庫(kù)或維修點(diǎn)可能都具有合適的用于過(guò)濾器清潔的設(shè)備。在此情況中，在清潔過(guò)濾器時(shí)，車(chē)輛可能需要裝配替代的過(guò)濾器以維持運(yùn)行。這要求車(chē)庫(kù)或拖車(chē)公司維持存儲(chǔ)相對(duì)昂貴的過(guò)濾器，以總是可具有替換的過(guò)濾器。

II.在安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)上時(shí)清潔DPF

在多個(gè)專(zhuān)利文獻(xiàn)中描述了使用帶有用以控制流動(dòng)路徑的閥的數(shù)個(gè)微粒過(guò)濾器來(lái)收集微粒的方法。

例如，US5?930?994示出了閥設(shè)備的組合可啟動(dòng)過(guò)濾器中一個(gè)過(guò)濾器的反沖，即氣體流動(dòng)的方向被反向且流動(dòng)為將炭黑推出過(guò)濾器。反向的空氣流動(dòng)可被加熱以允許炭黑在空氣通過(guò)DPF時(shí)被燒掉。

US5?725?618公開(kāi)了“反洗”DPF以移除收集在過(guò)濾器內(nèi)的微粒和灰分的方法。反洗在裝置處于車(chē)輛上時(shí)進(jìn)行，且沖擊空氣閥用于提供壓力波以將微粒物松開(kāi)。為允許整個(gè)DPF被清潔，過(guò)濾器單元被旋轉(zhuǎn)以將過(guò)濾器單元的預(yù)定扇區(qū)暴露于由沖擊空氣閥所提供的空氣流。

以上的“反沖”方法的缺點(diǎn)是來(lái)自潤(rùn)滑油的灰分不離開(kāi)過(guò)濾器系統(tǒng)，因?yàn)榉礇_的灰分從一個(gè)元件流動(dòng)到另一個(gè)內(nèi)，且仍將要求手工清潔。松開(kāi)的材料也必須設(shè)法從接收所述材料的排氣管中移除。

III.旋轉(zhuǎn)臂

另外的用于清潔DPF的方法涉及使用旋轉(zhuǎn)的電加熱元件的裝置。一部分排氣滲過(guò)旋轉(zhuǎn)臂且流過(guò)加熱元件。低流速和高溫度的組合提高了再生的機(jī)會(huì)。