一种分区再生柴油机颗粒捕集器的系统及控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种分区再生柴油机颗粒捕集器的系统及控制方法，包括柴油机、NTP喷射系统、分区再生系统、DPF系统、电源供给系统以及控制模块。NTP喷射系统通过电离放电间隙中的空气以产生强氧化性的活性气体。分区再生系统包含一个再生区域封闭罩和一个步进电机，再生区域封闭罩可封闭DPF前端面的一部分，将NTP喷射系统产生的活性气体通入密封罩内以氧化DPF中堆积的PM，从而实现DPF的分区再生；在步进电机的带动下，再生区域封闭罩可在DPF过滤柴油机排气的同时分若干次完成对整个DPF区域的再生。本发明专利技术在柴油机运行的过程中对DPF进行分区再生，提高NTP的利用效率及DPF的再生效率，保证了柴油机运行过程中DPF的高效使用，易实现实际应用。

A particulate trap system and control method for regenerated diesel engine

The present invention relates to a particulate trap system and control method for regenerated diesel engine, including diesel engine, NTP injection system, regeneration system, DPF system, power supply system and control module. NTP injection system produces strong oxidizing active gas through air in ionizing discharge gap. The regeneration system consists of a regeneration area enclosure and a stepper motor. The regeneration area enclosure can enclose a part of the front face of DPF. The active gas generated by NTP injection system is fed into the enclosure to oxidize the accumulated PM in DPF, thus realizing the regeneration of DPF. Driven by the stepper motor, the regeneration area enclosure can filter the exhaust of diesel engine at the same time. The regeneration of the whole DPF region is completed in dry time. The invention regenerates DPF in different zones in the process of diesel engine operation, improves the utilization efficiency of NTP and the regeneration efficiency of DPF, ensures the efficient use of DPF in the process of diesel engine operation, and is easy to realize practical application.

【技术实现步骤摘要】
一种分区再生柴油机颗粒捕集器的系统及控制方法
本专利技术属于柴油机尾气后处理
，具体地，涉及一种分区再生柴油机颗粒捕集器的系统及控制方法。
技术介绍
柴油机具有较高的燃油经济性、动力性以及耐久性，广泛应用于工农业生产和交通运输等领域。柴油机主要排放污染物为氮氧化合物(NOX)和颗粒物(ParticulateMatter，PM)，其中PM对环境和人体的危害更大。PM颗粒细小可悬浮在空气中，一定条件下会形成雾霾，既会遮蔽阳光影响植物生长，也会给人们交通出行带来安全隐患。PM可随人体呼吸进入肺部和血液中，会大大增加人们患呼吸系统疾病的风险，甚至诱发癌症。近年来，排放法规的不断严格，人们对柴油机后处理系统的设计和制造有了更高的要求。柴油机颗粒捕集器(DieselParticulateFilter，DPF)技术是目前降低PM排放最为有效的后处理手段，其捕集效率可达90％以上。然而DPF会因PM捕集过多而堵塞，造成DPF背压升高、捕集性能降低及车辆燃油消耗增大等问题。因此，利用DPF降低柴油机PM排放的突破点在于DPF的再生技术，即在DPF堵塞后及时清除DPF中堆积的PM，在一定程度上恢复DPF的工作性能，延长其使用寿命。目前，较为常见的DPF再生技术主要有热再生和催化再生。热再生技术主要原理是在较高的温度下(>600℃)加热DPF内沉积的PM直至烧除，从而达到再生DPF的效果。热再生的实现方式主要有喷油加热再生、微波加热再生以及红外加热再生等。热再生需要较高的温度条件，DPF载体会因局部过热而损坏。催化再生技术能够大幅降低PM氧化反应的起始温度，但催化剂保持活性的温度范围较窄，对油品的要求较高。因此，传统的DPF再生技术存在着一定的缺陷，具体应用存在一定的限制。利用低温等离子体(Non-thermalPlasma，NTP)去除沉积在DPF的PM是一种高效清洁的柴油机排气后处理技术。NTP技术以空气作为气源，在经过NTP发生器的放电作用后可以产生O3、NO2等活性物质，能够在较低温度下与PM和NOX等发生反应，从而达到清除排气污染物的目的。目前，利用NTP技术降低排气污染物已取得一定的成就。中国公开号为CN105221220A的中国专利提供了一种利用NTP技术对DPF进行在线再生和离线再生相结合的再生策略，该策略能在一定程度上实现在柴油机运行过程中实时再生DPF，但在较大的柴油机排气流量下NTP利用率较低。中国公开号为CN106437948A的中国专利提供了一种双DPF交替再生的再生策略，该策略可以在柴油机运行时使用并联的两个DPF，一个用于捕集排气中的PM，另一个使用NTP技术进行再生。这可以在一定程度上在柴油机运行时保证DPF保持一定的捕集效率并实现在线再生，但这种方法使用两个DPF，占据车辆的空间较大，该装置使用的电加热装置会增加车载电源的负荷，造成柴油机功率损失。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种分区再生柴油机颗粒捕集器的系统及控制方法，通过在柴油机运行的过程中对柴油机颗粒捕集器DPF进行分区再生，提高NTP的利用效率及柴油机颗粒捕集器DPF的再生效率，保证了柴油机运行过程中DPF的高效使用，易实现实际应用。为实现上述专利技术目的，本专利技术采取的技术方案为：一种分区再生柴油机颗粒捕集器的系统，包括柴油机和柴油机颗粒捕集器，所述柴油机通过排气管与柴油机颗粒捕集器的入口管路连接，包括NTP发生器和控制模块，所述NTP发生器的发生器出气口位于分区再生管路的输入端，所述分区再生管路的输出端正对所述柴油机颗粒捕集器内的滤芯，并且所述分区再生管路的输出口相对所述滤芯的位置可调整；所述控制模块输入端连接有压差传感器，所述压差传感器安装在柴油机颗粒捕集器内部的前后两端，所述控制模块用来控制所述NTP发生器的开关以及所述分区再生管路的输出口的位置调整。上述方案中，所述柴油机颗粒捕集器的滤芯通道内设有温度传感器，所述柴油机颗粒捕集器内部设有温度控制装置，所述温度传感器与所述控制模块的信号输入端连接，所述温度控制装置与所述控制模块的信号输出端连接。上述方案中，所述分区再生管路包括旋转接头、封闭罩罩管路、步进电机、步进电机副齿轮、机械密封装置、再生区域封闭罩以及分区支架，所述分区支架为中心对称结构，中心凸台钻球形孔，凸台外围具有延伸至滤芯边缘的支撑肋，分区支架与滤芯平整胶合固定；所述机械密封装置密封安装在柴油机颗粒捕集器的入口管路上，所述再生区域封闭罩位于所述柴油机颗粒捕集器内，所述再生区域封闭罩相对所述滤芯的位置可调整，所述旋转接头的固定端连接到NTP发生器的发生器出气口，所述旋转接头的可旋转端连接到封闭罩罩管路的开口端，所述封闭罩罩管路依次穿过步进电机副齿轮、机械密封装置和再生区域封闭罩，所述封闭罩罩管路封闭端插入分区支架中心凸台钻球形孔内，所述封闭罩罩管路位于所述再生区域封闭罩内的管道上设有内管开口，以实现NTP气体可经内管开口流入到再生区域封闭罩内。上述方案中，所述再生区域封闭罩包括升降阀体、电磁阀和金属封套；所述金属封套为扇形内腔，所述电磁阀和所述升降阀体均在金属封套内部，电磁阀内部具有弹簧和电磁衔铁装置，电磁衔铁在通电状态下将升降阀体提升以防止再生区域封闭罩转动过程中与分区支架发生干涉，弹簧可在电磁阀断电状态下将升降阀弹出并刚好接触到滤芯表面，以实现再生区域的封闭。上述方案中，所述步进电机副齿轮和所述机械密封装置之间设有导体圆环，所述导体圆环包括绝缘基座、第一导体环、绝缘环以及第二导体环；所述绝缘基座同轴套在封闭罩罩管路上，在绝缘基座上依次嵌套第一导体环、绝缘环以及第二导体环，第导体环和第二导体环，所述封闭罩罩管路包括第一导电触头、工业耐高温密封胶、第二导电触头、布置线路套管、内管；所述内管末端封闭并为圆弧端头，所述布置线路套管焊接在内管外表面，其内部布置有若干条控制线，所述控制线与电磁阀信号连接，所述第一导电触头、第二导电触头由布置线路套管前端开口连接套管内的控制线，所述第一导电触头、第二导电触头分别与导电圆环上的第一导体环和第二导体环弹性接触；所述工业耐高温密封胶将第一导电触头、第二导电触头与内管前端开口密封。上述方案中，还包括电源供给装置，所述电源供给装置包括车载电源和逆变升压器；车载电源经逆变升压器向NTP发生器提供电能；所述逆变升压器接收控制模块的信号后控制电路的开闭。本专利技术还提供了一种分区再生柴油机颗粒捕集器的再生控制方法，包括如下步骤：步骤一：对分区再生系统进行标定试验，确定柴油机在不同工况下对应的DPF压差上限阈值△PH；标识DPF再生完成的再生目标压差△PO；通过试验确定活性气体与DPF内部积碳反应最佳时的最佳排气温度范围，得到最佳排气温度的上限值TH及最佳排气温度下限值TM；将压差上限阈值阈值△PH、再生目标压差△PO存入控制模块。将最佳排气温度上限值TH及最佳排气温度下限值TM存入控制模块；步骤二：控制模块通过压差传感器402检测DPF前后端的压差大小△P，与控制模块中预存的压差上限阈值△PH进行比较，以判断是否需要进行再生；当控制模块检测到压差传感器的测量值△P大于压差上限阈值△PH时，即认为DPF需要进行再生，发出再生信号；步骤三：发出再生信号后，DPF系统的温度控制装置开本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种分区再生柴油机颗粒捕集器的系统，包括柴油机(100)和柴油机颗粒捕集器，所述柴油机(100)通过排气管(101)与柴油机颗粒捕集器的入口管路连接，其特征在于，还包括NTP发生器(201)和控制模块(600)，所述NTP发生器(201)的发生器出气口(2013)位于分区再生管路的输入端，所述分区再生管路的输出端正对所述柴油机颗粒捕集器内的滤芯(401)，并且所述分区再生管路的输出口相对所述滤芯(401)的位置可调整；所述控制模块(600)输入端连接有压差传感器(601)，所述压差传感器(601)安装在柴油机颗粒捕集器内部的前后两端，所述控制模块(600)用来控制所述NTP发生器(201)的开关以及所述分区再生管路的输出口的位置调整。

【技术特征摘要】
1.一种分区再生柴油机颗粒捕集器的系统，包括柴油机(100)和柴油机颗粒捕集器，所述柴油机(100)通过排气管(101)与柴油机颗粒捕集器的入口管路连接，其特征在于，还包括NTP发生器(201)和控制模块(600)，所述NTP发生器(201)的发生器出气口(2013)位于分区再生管路的输入端，所述分区再生管路的输出端正对所述柴油机颗粒捕集器内的滤芯(401)，并且所述分区再生管路的输出口相对所述滤芯(401)的位置可调整；所述控制模块(600)输入端连接有压差传感器(601)，所述压差传感器(601)安装在柴油机颗粒捕集器内部的前后两端，所述控制模块(600)用来控制所述NTP发生器(201)的开关以及所述分区再生管路的输出口的位置调整。2.根据权利要求1所述的一种分区再生柴油机颗粒捕集器的系统，其特征在于，所述柴油机颗粒捕集器的滤芯通道内设有温度传感器(602)，所述柴油机颗粒捕集器内部设有温度控制装置(402)，所述温度传感器(602)与所述控制模块(600)的信号输入端连接，所述温度控制装置(402)与所述控制模块(600)的信号输出端连接。3.根据权利要求1或2所述的一种分区再生柴油机颗粒捕集器的系统，其特征在于，所述分区再生管路包括旋转接头(301)、封闭罩罩管路(302)、步进电机(303)、步进电机副齿轮(304)、机械密封装置(306)、再生区域封闭罩(307)以及分区支架(308)，所述分区支架(308)为中心对称结构，中心凸台钻球形孔，凸台外围具有延伸至滤芯(401)边缘的支撑肋，分区支架(308)与滤芯(401)平整胶合固定；所述机械密封装置(306)密封安装在柴油机颗粒捕集器的入口管路上，所述再生区域封闭罩(307)位于所述柴油机颗粒捕集器内，所述再生区域封闭罩(307)相对所述滤芯(401)的位置可调整，所述旋转接头(301)的固定端连接到NTP发生器(201)的发生器出气口(2013)，所述旋转接头(301)的可旋转端连接到封闭罩罩管路(302)的开口端，所述封闭罩罩管路(302)依次穿过步进电机副齿轮(304)、机械密封装置(306)和再生区域封闭罩(307)，所述封闭罩罩管路(302)封闭端插入分区支架(308)中心凸台钻球形孔内，所述封闭罩罩管路(302)位于所述再生区域封闭罩(307)内的管道上设有内管开口(3206)，以实现NTP气体可经内管开口(3206)流入到再生区域封闭罩(307)内。4.根据权利要求3所述的一种分区再生柴油机颗粒捕集器的系统，其特征在于，所述再生区域封闭罩(307)包括升降阀体(3073)、电磁阀(3071)和金属封套(3074)；所述金属封套(3074)为扇形内腔，所述电磁阀(3071)和所述升降阀体(3073)均在金属封套(3074)内部，电磁阀(3071)内部具有弹簧和电磁衔铁装置，电磁衔铁在通电状态下将升降阀体(3073)提升以防止再生区域封闭罩(307)转动过程中与分区支架发生干涉，弹簧可在电磁阀断电状态下将升降阀弹出并刚好接触到滤芯表面，以实现再生区域的封闭。5.根据权利要求4所述的一种分区再生柴油机颗粒捕集器的系统，其特征在于，所述步进电机副齿轮(304)和所述机械密封装置(306)之间设有导体圆环(305)，所述导体圆环(305)包括绝缘基座(3054)、第一导体环(3053)、绝缘环(3052)以及第二导体环(3051)；所述绝缘基座(3054)同轴套在封闭罩罩管路(302)上，在绝缘基座(3054)上依次嵌套第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡忆昔，王为凯，施蕴曦，樊润林，崔应欣，陈祎，季亮，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32