[發明專利]一種優化流場的DPF再生系統及控制方法

有效

• 申請號: 201710346252.3
• 申請日: 2017-05-17
• 公開（公告）號: CN107035470B
• 公開（公告）日: 2019-03-05
• 發明（設計）人: 蔡憶昔;樊潤林;施蘊曦;王靜;李小華;濮曉宇;顧林波;崔應欣
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: F01N3/023
• 分類號: F01N3/023;F01N9/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種優化流場的DPF再生系統，其特征在于，包括DPF系統(100)、NTP系統(200)、控制模塊(300)，其中：

DPF系統包括整流葉輪(101)、擴張腔(102)、感生勵磁線圈(103)、可調頻交變電源(104)、DPF(105)，整流葉輪(101)布置于擴張腔(102)中部，勵磁線圈(103)纏繞在DPF外殼上，由可調頻交變電源(104)供電，通過交變電流在DPF內產生感生電場；NTP系統的NTP噴嘴(201)安裝于排氣管與擴張腔(102)連接處上游；

所述控制模塊(300)分別與壓差傳感器(301)、流速傳感器(302)連接，所述壓差傳感器有分別安裝DPF(105)上下游兩側定為兩個壓力傳感器構成，用于實時監測DPF兩端的壓力差；流速傳感器(302)安裝于NTP噴嘴(201)上游側，接近排氣管軸心的位置，用于實時監測排氣管里的排氣流速；所述控制模塊(300)根據實時檢測的DPF兩端的壓力差、排氣管里的排氣流速，以及內置的控制策略控制NTP系統、DPF系統的啟停與工作狀態。

2.權利要求1所述的DPF再生系統，其特征在于，所述擴張腔的擴張角為30°。

3.權利要求1所述的DPF再生系統，其特征在于，NTP系統的NTP噴嘴(201)安裝于排氣管與擴張腔(102)連接處上游5cm處。

4.權利要求1所述的DPF再生系統的控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)首先預先標定柴油機怠速工況下的排氣流速c₀，c>c₀時即視為啟動；標定清潔DPF在怠速工況下采集顆粒物半小時后前后端壓力差P₀；定義P₀的500％為壓差臨界值P₁；2500r/min時排氣管中的排氣流速為流速臨界值c₁；

(2)流速傳感器(302)實時監測排氣管里的排氣流速c，將數據傳輸至控制模塊(300)；壓差傳感器(301)實時監測DPF(105)兩端的壓力差P，將數據傳輸至控制模塊(300)；控制模塊300根據以下控制策略控制NTP系統、DPF系統的啟停與工作狀態，

a.當排氣管里的排氣流速c>c₀且P>P₀時，可調頻交變電源(104)與NTP系統(200)同步啟動，NTP系統(200)、可調頻交流電源(104)及勵磁線圈(103)均進入低功率工作狀態；NTP系統(200)中供氣泵(204)向NTP發生器(202)中供氣，流量初定為5L/min，電源(203)初定輸出電壓為17kV，放電頻率為7kHz；所述NTP系統(200)產生的活性氣體經NTP噴嘴(201)加壓后噴射入排氣管道中，與排氣一起進入DPF(105)；可調頻交變電源(104)初始頻率500Hz，保持勵磁線圈(103)中電流為50mA，根據排氣流速c以及NTP濃度v，設定可調頻交變電源(104)的交變頻率，設定頻率f＝kc/v+500，k為比例系數，低功率時k取1×10^-3，高功率時k取3×10^-3，c為以m/s為單位的流速值，v為以mol/L為單位的NTP濃度值；勵磁線圈(103)中不斷變化的電流會在DPF內產生場強規律變化的磁場，進而產生以DPF軸線為軸的閉合曲線形狀的感生電場，在感生電場的作用下，NTP中的帶電粒子會出現繞DPF(105)圓軸的圓周運動，提高了有限距離內NTP活性氣體與顆粒物的接觸次數；活性氣體與排氣在擴張腔(102)以及整流葉輪(101)的作用下，活性氣體與廢氣充分混合，同時在DPF(105)的徑向方向均勻分布；

b.當壓差傳感器(301)的壓力P＞P₁或排氣流速c＞c₁時，勵磁線圈(103)進入大功率工作狀態，工作電流增加到200mA，頻率變化形式與低功率狀態相同；

c.當壓差傳感器(301)的壓力P＞P₁且排氣流速c＞c₁時，則加大NTP系統(200)的功率，即加大泵氣量值10L/min、NTP發生器(202)的放電電壓提升至20kV，且至少保持15min；

d.當排氣流速c<c₀且壓差傳感器(301)測得壓差P>P₀，則NTP系統(200)、勵磁線圈(103)均處于大功率工作狀態，可調頻交流電源(104)大功率運轉10min后停止運轉；

e.若排氣流速c<c₀且P<P₀，則NTP系統(200)、勵磁線圈(103)均停止運轉。

5.權利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述控制策略中可調頻交變電源(104)輸出頻率及功率以排氣流速為基礎，結合壓差傳感器(301)的數據進行調整，以流速越快，壓差越大，則頻率越快、功率越大，以保證活性氣體實現更強的圓周運動。