一种排气颗粒物捕集装置及其控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种排气颗粒物捕集装置及其控制方法，先后利用旋风式捕集器产生的旋风式流动和壁流式颗粒物滤芯的吸附对颗粒物进行两级去除，提高了颗粒物捕集效率；并且由于在排气进入壁流式颗粒物滤芯前首先利用旋风流动去除体积较大的颗粒物，减轻了成本较高的壁流式颗粒物滤芯的工作强度，延长了再生周期和工作寿命。在再生方式上，本发明专利技术在排气管处设置了第二进气阀门，可利用排气进行反向倒吹，结构简单，不影响发动机的正常运行，且可以有效降低成本和控制难度。

【技术实现步骤摘要】
一种排气颗粒物捕集装置及其控制方法
本专利技术属于汽车排放后处理领域，具体涉及一种车用的可利用尾气反吹的旋风流动式两级颗粒物捕集器。
技术介绍
发动机排气中的污染物除了气态污染物还包括固态及液态污染物，后两者主要以细小的颗粒物的形式存在，对环境造成了严重的污染。目前世界多个国家对汽车排气中的颗粒物浓度都进行了限定。为了降低颗粒物排放，达到环境标准要求，目前汽车多采用在排气管上增加颗粒物捕集器的方法对排气中的颗粒物进行收集，以降低排气中颗粒物浓度。根据相关文献的介绍(田彤.柴油机排气颗粒物捕集器的发展[J].汽车工程师,2011(8))，目前颗粒物捕集器有以下几个主要特点：第一，为了提高滤芯对细颗粒物的吸附效率，多采用壁流式的气体流动方式；第二，当滤芯中颗粒物过多，堵塞滤芯后，会利用加热、喷油助燃等方式清理这些颗粒物，使滤芯再生。名称为柴油机组尾气颗粒物处理装置的中国专利(CN203362270U)与本专利有明显区别。该专利中装置适用于船用柴油机，其中不含有具有颗粒物捕捉能力的滤芯，而是在滤清器底部采用了活性炭式的吸附装置。因此其基本不具备可再生性，而且对于细颗粒物(＜5μm)基本没有捕集能力。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种排气颗粒物捕集装置及其控制方法，可以提高对排气中颗粒物的捕集处理能力，降低处理成本。为了实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种排气颗粒物捕集装置，该捕集装置包括旋风式捕集器、第一进气阀门、第二进气阀门、出气阀门、排灰阀门以及壁流式颗粒物滤芯，所述壁流式颗粒物滤芯设置于旋风式捕集器内，壁流式颗粒物滤芯的侧面与旋风式捕集器的内壁之间留有间隙，壁流式颗粒物滤芯的一端与旋风式捕集器的用于收集沉降颗粒物的区段相邻，另一端设置于旋风式捕集器的进气口处，并且所述另一端与旋风式捕集器顶部的排气管入口相连，出气阀门设置于所述排气管的出口处，第一进气阀门与所述进气口相连，第二进气阀门与所述排气管的侧壁相连，排灰阀门设置于所述用于收集沉降颗粒物的区段的底部开口处。所述第一进气阀门、第二进气阀门、出气阀门以及排灰阀门采用电磁阀。所述捕集装置还包括积尘位置传感器，积尘位置传感器设置于所述用于收集沉降颗粒物的区段内。所述积尘位置传感器包括设置于所述用于收集沉降颗粒物的区段内的绝缘支架以及设置于所述绝缘支架上的两个金属极板，两个金属极板相对设置且留有间隙，两个金属极板与电容/电压转换电路相连。所述绝缘支架为筒状结构，筒状结构的一端开口与所述壁流式颗粒物滤芯的一端相对，筒状结构的另一端开口与所述底部开口相对，两个金属极板设置于筒状结构内壁的上端边沿处。所述捕集装置还包括气体压力传感器，气体压力传感器设置于所述间隙内。上述排气颗粒物捕集装置的控制方法，包括以下步骤：1)将第一、第二进气阀门分别与排气口连接，然后选择进入捕集颗粒物工作状态；2)在捕集颗粒物工作状态下，出气阀门以及第一进气阀门打开，第二进气阀门以及排灰阀门关闭，排气经第一进气阀门进入旋风式捕集器并沿所述间隙形成向下的旋转气流，使排气中较大的颗粒物沉降至排灰阀门上方，接着，排气由壁流式颗粒物滤芯的底部进入壁流式颗粒物滤芯，排气中的较小的颗粒物由壁流式颗粒物滤芯过滤，过滤后的排气由出气阀门排出旋风式捕集器；3)在捕集颗粒物工作状态下，若旋风式捕集器内的气压大于气压阈值，或所述用于收集沉降颗粒物的区段内颗粒物的沉降高度大于高度阈值，则选择进入再生工作状态；4)在再生工作状态下，出气阀门以及第一进气阀门关闭，第二进气阀门以及排灰阀门打开，排气经第二进气阀门由壁流式颗粒物滤芯的顶部进入壁流式颗粒物滤芯并吹扫堆积在壁流式颗粒物滤芯内的颗粒物，吹扫出壁流式颗粒物滤芯的颗粒物以及沉降在排灰阀门上方的颗粒物经排灰阀门排出旋风式捕集器；5)在再生工作状态的持续时间阈值范围内，若旋风式捕集器内的气压小于等于气压阈值且所述颗粒物的沉降高度小于等于高度阈值，则由再生工作状态切换至捕集颗粒物工作状态，否则，继续保持在再生工作状态下。本专利技术的有益效果体现在：本专利技术所述排气颗粒物捕集装置，先后利用旋风式流动(旋风式捕集器)和壁流式吸附手段(壁流式颗粒物滤芯)对颗粒物进行两级去除，提高了颗粒物捕集效率；并且由于在排气进入壁流式颗粒物滤芯前首先利用旋风流动去除体积较大的颗粒物，减轻了成本较高的壁流式颗粒物滤芯的工作强度，延长了再生周期和工作寿命。在再生方式上，本专利技术在排气管处设置了第二进气阀门，可利用排气进行反向倒吹，结构简单，不影响排气生成装置(例如发动机)的正常运行，且可以有效降低成本和控制难度。进一步的，本专利技术可以根据捕集器内的气压及粉尘堆积量判断是否需要进行再生，提高了控制的自动化程度。附图说明图1为实施例所述汽车排气颗粒物捕集装置的结构示意图；图2为实施例所述汽车排气颗粒物捕集装置的捕集颗粒物工作状态示意图；图3为实施例所述汽车排气颗粒物捕集装置的再生工作状态示意图；图4为所述积尘位置传感器的结构示意图；图5为所述积尘位置传感器的工作原理示意图；图中：1、发动机排气口，2、倒吹阀门，3、出气口，4、出气阀门，5、壁流式细颗粒物滤芯，6、气体压力传感器，7、捕集器壳体，8、积尘位置传感器，9、清理阀门，10、进气阀门，11、大颗粒物沉降，12、金属片，13、绝缘支架，14、堆积的颗粒物。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步说明。参见图1，本专利技术所述排气颗粒物捕集装置包括旋风式捕集器、第一进气阀门(即进气阀门10)、第二进气阀门(即倒吹阀门2)、出气阀门4、排灰阀门(即清理阀门9)以及壁流式颗粒物滤芯，所述壁流式颗粒物滤芯设置于旋风式捕集器内，壁流式颗粒物滤芯的侧面与旋风式捕集器的内壁之间留有间隙，壁流式颗粒物滤芯的一端与旋风式捕集器的用于收集沉降颗粒物的区段相邻，另一端设置于旋风式捕集器的进气口处，并且所述另一端与旋风式捕集器顶部的排气管入口相连，出气阀门4设置于所述排气管的出口(即出气口3)处，第一进气阀门与所述进气口相连，第二进气阀门与所述排气管的侧壁相连(即第二进气阀门位于排气管的入口与出口之间)，排灰阀门设置于所述用于收集沉降颗粒物的区段的底部开口处。所述第一进气阀门、第二进气阀门、出气阀门4以及排灰阀门采用电磁阀，以便控制。所述捕集装置还包括积尘位置传感器8，积尘位置传感器8设置于所述用于收集沉降颗粒物的区段内。所述积尘位置传感器8包括设置于所述用于收集沉降颗粒物的区段内的绝缘支架13以及设置于所述绝缘支架上的两个金属极板(即金属片12)，两个金属极板相对设置且留有间隙，两个金属极板与电容/电压转换电路相连。所述绝缘支架13为筒状结构，筒状结构的一端开口与所述壁流式颗粒物滤芯的一端相对，筒状结构的另一端开口与所述底部开口相对，两个金属极板设置于筒状结构内壁的上端边沿处。所述捕集装置还包括气体压力传感器6(用于检测旋风式捕集器内的气压)，气体压力传感器设置于所述间隙(壁流式颗粒物滤芯与旋风式捕集器之间)内。参见图2以及图3，上述排气颗粒物捕集装置的控制方法，包括以下步骤：1)将第一、第二进气阀门分别与排气口连接，然后选择进入捕集颗粒物工作状态；2)在捕集颗粒物工作状态下，出气阀门4以及第一进气阀门打开，第二进气阀门以及排灰阀门关闭，排气经第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种排气颗粒物捕集装置，其特征在于：该捕集装置包括旋风式捕集器、第一进气阀门、第二进气阀门、出气阀门(4)、排灰阀门以及壁流式颗粒物滤芯，所述壁流式颗粒物滤芯设置于旋风式捕集器内，壁流式颗粒物滤芯的侧面与旋风式捕集器的内壁之间留有间隙，壁流式颗粒物滤芯的一端与旋风式捕集器的用于收集沉降颗粒物的区段相邻，另一端设置于旋风式捕集器的进气口处，并且所述另一端与旋风式捕集器顶部的排气管入口相连，出气阀门(4)设置于所述排气管的出口处，第一进气阀门与所述进气口相连，第二进气阀门与所述排气管的侧壁相连，排灰阀门设置于所述用于收集沉降颗粒物的区段的底部开口处。

【技术特征摘要】
1.一种排气颗粒物捕集装置，其特征在于：该捕集装置包括旋风式捕集器、第一进气阀门、第二进气阀门、出气阀门(4)、排灰阀门以及壁流式颗粒物滤芯，所述壁流式颗粒物滤芯设置于旋风式捕集器内，壁流式颗粒物滤芯的侧面与旋风式捕集器的内壁之间留有间隙，壁流式颗粒物滤芯的一端与旋风式捕集器的用于收集沉降颗粒物的区段相邻，另一端设置于旋风式捕集器的进气口处，并且所述另一端与旋风式捕集器顶部的排气管入口相连，出气阀门(4)设置于所述排气管的出口处，第一进气阀门与所述进气口相连，第二进气阀门与所述排气管的侧壁相连，排灰阀门设置于所述用于收集沉降颗粒物的区段的底部开口处；所述捕集装置还包括积尘位置传感器(8)，积尘位置传感器设置于所述用于收集沉降颗粒物的区段内；所述捕集装置还包括气体压力传感器(6)，气体压力传感器设置于所述间隙内。2.根据权利要求1所述一种排气颗粒物捕集装置，其特征在于：所述第一进气阀门、第二进气阀门、出气阀门(4)以及排灰阀门采用电磁阀。3.根据权利要求1所述一种排气颗粒物捕集装置，其特征在于：所述积尘位置传感器(8)包括设置于所述用于收集沉降颗粒物的区段内的绝缘支架(13)以及设置于所述绝缘支架上的两个金属极板，两个金属极板相对设置且留有间隙，两个金属极板与电容/电压转换电路相连。4.根据权利要求3所述一种排气颗粒物捕集装置，其特征在于：所述绝缘支架(13)为筒状结构，筒状结构的一端开口与所述壁流式颗粒...

【专利技术属性】
技术研发人员：李阳阳，仇世侃，陈昊，马志义，林广宇，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61