[發(fā)明專利]分隔型逆向噴氣再生式柴油機排氣顆粒捕集器裝置

有效

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• 申請日: 2013-12-09
• 公開（公告）號: CN103670606A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發(fā)明（設計）人: 魏錸;姚棟偉;吳鋒;干旭波;范漢茂;李杏文;戴佳偉
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: F01N3/023
• 分類號: F01N3/023;F01N3/027
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 杜軍

技術領域

本發(fā)明涉及一種柴油機排氣顆粒捕集器裝置，具體涉及一種分隔型逆向噴氣再生式柴油機排氣顆粒捕集器裝置。

背景技術

可吸入顆粒物是大氣污染的重要組成，可吸入顆粒物能長時間懸浮在大氣中，容易沉積在肺中，甚至進入血液，對人體危害極大。據(jù)調查，北京空氣中20%可吸入顆粒物來源于機動車排放，而事實上，相比于汽油機，柴油機微粒（PM）排放量是汽油機的30-80倍。因此，改善柴油機排放是解決空氣中可吸入顆粒物的污染問題的重要途徑。

為了滿足日益嚴格的排放法規(guī)，進一步解決柴油機顆粒物排放問題需要兩條技術路線：一是機內凈化方案；二是機外后處理方案。其中，柴油機顆粒捕集器（Diesel?particle?filter,?DPF）是機外后處理方案中最有效地途徑。柴油機顆粒捕集器借助慣性碰撞、截留、擴散和重力沉降等方法使排氣顆粒從氣流中分離出來。柴油機顆粒捕集器的過濾機理有很多，如靜電吸附法、過濾捕集法、離心分離法等。其中使用最多的是過濾捕集法中的壁流式蜂窩陶瓷捕集器，通過前后交替封堵，使排氣從中穿過，并將顆粒留在捕集器內。柴油機顆粒捕集器的技術核心包含兩個方面：過濾體材料與過濾體再生技術。

柴油機顆粒捕集器過濾體材料有很多，當下過濾效率好，使用多、成本低、技術最成熟的是堇青石蜂窩陶瓷過濾體，但堇青石導熱性差，再生過程容易其高溫老化。為此，碳化硅蜂窩陶瓷過濾體被認為是解決方案，但成本相對較高。與此同時，金屬基的泡沫合金過濾體導熱性好，適合進行加熱再生，但成本同樣較高。

柴油機顆粒捕集器經(jīng)過一段時間過濾之后，排氣顆粒經(jīng)過深層過濾，會進入濾餅層穩(wěn)定工作階段，但隨著濾餅層的加厚，捕集器的排氣背壓會逐漸升高，導致排氣管路壓降損失，惡化柴油機工況。為此需要使用各種再生技術清除累積在過濾體上的顆粒物。當下主要再生方法主要分被動再生和主動再生兩種。被動再生技術中的連續(xù)再生，如在CRT、CCRT技術，與DOC相結合，在歐洲得到廣泛應用。但連續(xù)再生技術所用催化劑抗硫老化性能較差，不適宜我國目前油品狀態(tài)。主動再生技術，如電加熱再生和噴油再生等技術會大大增加能耗，并有可能造成二次污染。

以上再生方法存在一個共同問題就是再生過程無法清除不可燃的顆粒物。事實上，排氣顆粒物中有6%是硫酸鹽或其他燃油、潤滑油添加劑所形成的金屬離子氧化物，這些被稱為“灰燼”的物質無法通過加熱和催化過程消除，只能定期通過人工方法（壓縮空氣、高壓水）清除。灰燼在顆粒捕集器中滯留會造成柴油車燃油經(jīng)濟性惡化，歐洲實驗表明，連續(xù)再生捕集器使用8萬公里之后，由于灰燼物質堵塞，造成平均油耗上升了大約12%。我國柴油含硫量比歐洲高的多，因此排氣顆粒物中硫酸鹽含量更高，油耗上升會更快。

柴油機顆粒捕集器主動再生技術中還有一種方法叫做逆向噴氣再生技術。該技術早在上個世紀90年代就被日本提出。該技術將PM燃燒與過濾體分離，當需要再生時，高壓壓縮空氣從過濾體出口高速噴入，方向與排氣相反，沉積PM從過濾體表面清除，進入專門收集器，再通過電加熱或者其他燃燒裝置將PM燒掉。這種方法可以清除不可燃灰燼，同時可以避免過濾體加熱再生所造成的高溫老化。但傳統(tǒng)設計思路結構復雜，而且逆向噴氣壓力對該系統(tǒng)再生效率影響最大，因此所要求的噴氣氣源壓力大，另外，噴氣口偏置造成噴氣不均勻，也導致再生效率不高。綜上種種原因，該思路并沒有得到廣泛應用。國內清華大學、天津大學、吉林大學、北京交通大學、軍事交通學院等機構近幾年進行了相關研究。但所開發(fā)出逆向噴氣再生系統(tǒng)仍然存在問題：單過濾體的逆向噴氣系統(tǒng)再生過程中，未經(jīng)處理的排氣會被直接排往大氣，而這個過程要持續(xù)15-30分鐘，造成污染；雙過濾體的逆向噴氣系統(tǒng)將顆粒物反吹回汽缸燃燒，這樣會惡化缸內環(huán)境，對柴油機工作造成負面影響。

發(fā)明內容??

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術的不足，提出了一種分隔型逆向噴氣再生式柴油機排氣顆粒捕集器裝置。

本發(fā)明解決技術問題所采取的技術方案為：

本發(fā)明包括主過濾系統(tǒng)，再生過濾系統(tǒng)，噴氣系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)。