一种基于碳加载量检测装置的NTP喷射再生DPF系统及控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于碳加载量检测装置的NTP喷射再生DPF系统及控制方法，系统主要包括NTP喷射系统、电源供给装置、控制模块和碳加载量检测装置，碳加载量检测装置主要包括检测线圈、数据采集模块、射频放大模块，检测线圈与DPF的过滤层平行放置并置于DPF的封装层中。NTP喷射系统以空气为气源，经NTP发生器放电产生活性物质，采用在线再生与离线再生相结合的方式进行DPF的再生，压差传感器作为辅助修正装置。本发明专利技术利用碳加载量代替背压作为检测DPF再生过程的依据，具有精度高、速度快、受干扰因素少等优点，能够更精确的掌控DPF的再生时机，提高NTP的利用率；同时利用排气背压对碳加载量检测装置的精度进行修正，提高检测精度。

NTP injection regeneration DPF system and control method based on carbon loading detection device

The invention discloses a NTP injection regeneration DPF system and a control method based on a carbon loading detection device. The system mainly comprises an NTP injection system, a power supply device, a control module and a carbon loading detection device. The carbon loading detection device mainly comprises a detection coil, a data acquisition module and a radio frequency amplification module. The coil is placed parallel to the filter layer of DPF and placed in the packaging layer of DPF. The NTP injection system uses air as the gas source and discharges the active substance through the NTP generator. The DPF is regenerated by the combination of on-line regeneration and off-line regeneration. The pressure difference sensor is used as the auxiliary correction device. The invention uses carbon loading amount instead of back pressure as the basis for detecting DPF regeneration process, has the advantages of high precision, fast speed and less interference factors, and can more accurately control the regeneration time of DPF, improve the utilization rate of NTP; at the same time, it uses exhaust back pressure to correct the accuracy of carbon loading detection device, and improves the detection precision. Degree.

【技术实现步骤摘要】
一种基于碳加载量检测装置的NTP喷射再生DPF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，涉及一种基于碳加载量检测装置的NTP喷射再生DPF系统及控制方法。
技术介绍
柴油机具有较高动力性以及较好的燃油经济性，因而广泛应用于生活中的各个领域。与汽油机相比，柴油发动机扭矩更大、经济性能更好，一氧化碳(CO)和氮氧化物(NOx)污染物的排放相对较少，但其颗粒物(Particulatematter,PM)的排放却比较多。PM会对环境和人体造成严重的危害，因此对PM排放的控制尤为重要。柴油机颗粒捕集器(Dieselparticulatefilter,DPF)技术被认为是目前降低PM最为有效的后处理手段，捕集效率可达90％以上。但随着对排气中PM的不断捕集，DPF会被堵塞，导致柴油机排气背压升高、性能下降及油耗增加等后果。因此，适时清除DPF上的颗粒物，即实现DPF的再生成为了目前的首要任务。传统的DPF再生方式主要分为主动再生和被动再生。主动再生技术有燃烧器再生、电加热再生等；被动再生主要包括催化型微粒捕集器、燃油携带催化剂、连续再生技术等。然而两者皆存在缺陷，使用时会受到不同的限制。主动再生能耗大且温度较高，易破坏载体；被动再生需使用添加剂，会造成二次污染且该技术对油品有一定要求，推广受到限制。低温等离子体(Non-thermalplasma,NTP)技术在污染物处理领域具有高效、处理范围广、净化彻底且能同时处理多种污染物等优势，成为目前内燃机尾气净化领域的研究热点，具有良好的应用前景。NTP发生器通过高压放电，能产生O3、NO2等具有强氧化性的活性物质。将NTP活性物质通入DPF内与PM发生复杂的化学反应，可在远低于PM起燃温度的情况下实现PM的氧化分解，达到去除PM的目的。目前，DPF再生系统多采用排气背压来作为是否需进行再生的判断依据，但是影响排气背压测量精确度的因素很多，例如温度、测量设备误差等。这些影响因素会导致无法进行DPF再生的精确掌控。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有DPF再生判定标准所造成的误差、迟滞以及停机后对再生状态无法检测的问题，同时也为了能够精确掌控DPF内部碳加载量情况而提供的一种基于碳加载量检测装置的NTP喷射再生系统及控制方法。一种基于碳加载量检测装置的NTP喷射再生DPF系统，包括柴油机、排气管路、压差传感器、NTP控制阀、NTP喷射系统、DPF、电源供给装置、控制模块和用于检测DPF碳加载量的碳加载量检测装置，柴油机与排气管路相连，排气管路内部设有DPF，DPF两端设置压差传感器，DPF与柴油机之间的排气管路上通过管路连接NTP喷射系统，且NTP控制阀设于管路上，NTP喷射系统中的NTP发生器通过导线连接电源供给装置，电源供给装置还连接有碳加载量检测装置，控制模块分别与柴油机、碳加载量检测装置、电源供给装置、NTP控制阀、压差传感器及NTP喷射系统中的供气风机、质量流量计相连接，控制模块通过碳加载量检测装置获得DPF的碳加载量情况，并根据不同碳加载量数据来分别控制质量流量计的流量、逆变升压器的电压，实现DPF的离线再生与在线再生两种工作模式，且在柴油机关闭的情况下，在线再生可以切换至离线再生。上述方案中，所述NTP喷射系统包括供气风机、质量流量计、NTP发生器、NTP喷射管路和NTP喷嘴，所述供气风机经质量流量计与NTP发生器的进气口相连，NTP发生器出气口连接NTP喷射管路的一端，NTP喷射管路的另一端通过螺纹与NTP喷嘴连接，NTP喷嘴设置在DPF与柴油机之间的排气管路上，NTP控制阀设于NTP喷射管路上。上述方案中，所述碳加载量检测装置包括检测线圈、数据采集模块和射频放大模块，检测线圈与DPF的过滤层平行放置、且置于DPF的封装层和本体之间，射频放大模块产生射频信号，通过检测线圈向DPF内辐射出去；数据采集模块通过检测线圈接收反射回来的射频信号，并将信号传递给控制模块，检测线圈还分别与数据采集模块、射频放大模块相连接，数据采集模块、射频放大模块均与控制模块相连。上述方案中，所述电源供给装置包括通过导线依次相连的车载电源、逆变升压器及继电器，继电器与NTP发生器相连，车载电源与数据采集模块、射频放大模块相连。上述方案中，所述NTP发生器包括进水口、进气口、高压电极、出气口、石英管、低压电极、出水口，低压电极为不锈钢管，不锈钢管两端分别为进水口、出水口，低压电极安装于石英管内部，且与石英管同轴，高压电极包裹于石英管外壁，石英管上设有进气口、出气口，出气口与喷嘴连接；所述高压电极为细铁丝网，石英管作为阻挡介质。一种基于碳加载量检测装置的NTP喷射再生DPF系统的控制方法，包括步骤：步骤一：对碳加载量检测装置进行标定，建立不同碳加载量与谐振频率之间的对应关系；在柴油机中等转速2000-2500r/min下，建立不同碳加载量与排气背压之间的关系；对该DPF再生系统进行标定，确定DPF碳加载量上限阀值M1、M2及再生目标值M3、M4，且M3<M4<M1<M2；将碳加载量与谐振频率之间的对应关系、碳加载量与排气背压的对应关系，以及上限阀值M1和M2、再生目标值M3和M4存入控制模块；步骤二：当柴油机运行时，控制模块通过碳加载量检测装置监测DPF的碳加载量情况，并与控制模块存储的碳加载量上限阀值进行比较，判断是否进行再生：当控制模块监测到碳加载量超过第一碳加载量阀值M1而低于第二阀值M2时，即认为DPF需要进行离线再生，待控制模块接收到停机信号则开始进行再生，NTP发生器将产生的活性物质喷入DPF内进行再生，执行步骤四；步骤三；当控制模块监测到碳加载量超过第二碳加载量阀值M2时，即认为DPF需进行在线再生，立即打开NTP控制阀及NTP喷射系统，进行在线再生，执行步骤五；当柴油机停机后，若控制模块检测到剩余碳加载量小于再生目标值M3、M4，则关闭碳加载量检测装置；步骤四：离线再生时，当控制模块监测到DPF的碳加载量小于第一碳加载量再生目标值M3时，即表明DPF离线再生完成，关闭再生系统；步骤五：在线再生时，当控制模块监测到DPF的碳加载量小于第二碳加载量再生目标值M4时，即表明DPF在线再生完成，关闭再生系统；在线再生过程中，若控制模块监测的停机信号，则在线再生转为离线再生，再生目标值由第二碳加载量再生目标值M4变为第一碳加载量再生目标值M3；步骤六：柴油机运行过程中，当转速达到中等转速2000-2500r/min时，控制模块通过压差传感器和碳加载量检测装置获得排气背压与碳加载量数据，并将其对比预存碳加载量与排气背压对应关系，若在相同背压下测得的碳加载量偏离标定数据超过允许范围C，则根据获得数据对该频率下的碳加载量进行修正，并将修正值重新存储控制模块中；其中C≤|m-m标|，m为实时碳加载量，M标为标定碳加载量。本专利技术的有益效果：1、本专利技术利用碳加载量检测装置可精确掌控DPF再生时机，速度快、精度高，且受干扰因素少，同时还可利用排气背压对检测装置进行修正，保证检测精度。利用碳加载量检测装置进行NTP再生DPF，可自动选择进行离线再生或在线再生，精确监测DPF碳加载量情况，解决了离线再生时通过排气背压无法检测本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于碳加载量检测装置的NTP喷射再生DPF系统，其特征在于，包括柴油机(001)、排气管路(002)、压差传感器(003)、NTP控制阀(004)、NTP喷射系统(100)、DPF(201)、电源供给装置(400)、控制模块(501)和用于检测DPF(201)碳加载量的碳加载量检测装置(300)，柴油机(001)与排气管路(002)相连，排气管路(002)内部设有DPF(201)，DPF(201)两端设置压差传感器(003)，DPF(201)与柴油机(001)之间的排气管路(002)上通过管路连接NTP喷射系统(100)，且NTP控制阀(004)设于管路上，NTP喷射系统(100)中的NTP发生器通过导线连接电源供给装置(400)，电源供给装置(400)还连接有碳加载量检测装置(300)，控制模块(501)分别与柴油机(001)、碳加载量检测装置(300)、电源供给装置(400)、NTP控制阀(004)、压差传感器(003)及NTP喷射系统(100)中的供气风机、质量流量计相连接，控制模块(501)通过碳加载量检测装置(300)获得DPF(201)的碳加载量情况，并根据不同碳加载量数据来分别控制NTP喷射系统(100)的流量、电源供给装置(400)的电压，以实现DPF的离线再生与在线再生两种工作模式。...

【技术特征摘要】
1.一种基于碳加载量检测装置的NTP喷射再生DPF系统，其特征在于，包括柴油机(001)、排气管路(002)、压差传感器(003)、NTP控制阀(004)、NTP喷射系统(100)、DPF(201)、电源供给装置(400)、控制模块(501)和用于检测DPF(201)碳加载量的碳加载量检测装置(300)，柴油机(001)与排气管路(002)相连，排气管路(002)内部设有DPF(201)，DPF(201)两端设置压差传感器(003)，DPF(201)与柴油机(001)之间的排气管路(002)上通过管路连接NTP喷射系统(100)，且NTP控制阀(004)设于管路上，NTP喷射系统(100)中的NTP发生器通过导线连接电源供给装置(400)，电源供给装置(400)还连接有碳加载量检测装置(300)，控制模块(501)分别与柴油机(001)、碳加载量检测装置(300)、电源供给装置(400)、NTP控制阀(004)、压差传感器(003)及NTP喷射系统(100)中的供气风机、质量流量计相连接，控制模块(501)通过碳加载量检测装置(300)获得DPF(201)的碳加载量情况，并根据不同碳加载量数据来分别控制NTP喷射系统(100)的流量、电源供给装置(400)的电压，以实现DPF的离线再生与在线再生两种工作模式。2.如权利要求1所述的一种基于碳加载量检测装置的NTP喷射再生DPF系统，其特征在于，所述NTP喷射系统(100)包括供气风机(101)、质量流量计(102)、NTP发生器(103)、NTP喷射管路(104)和NTP喷嘴(105)，所述供气风机(101)经质量流量计(102)与NTP发生器(103)的进气口相连，NTP发生器(103)出气口连接NTP喷射管路(104)的一端，NTP喷射管路(104)的另一端通过螺纹与NTP喷嘴(105)连接，NTP喷嘴(105)设置在DPF(201)与柴油机(001)之间的排气管路(002)上，NTP控制阀(004)设于NTP喷射管路(104)上。3.如权利要求1所述的一种基于碳加载量检测装置的NTP喷射再生DPF系统，其特征在于，所述碳加载量检测装置(300)包括检测线圈(301)、数据采集模块(302)、和射频放大模块(303)，检测线圈(301)与DPF(201)的过滤层平行放置、且置于DPF的封装层(005)和本体之间，射频放大模块(303)产生射频信号，通过检测线圈(301)向DPF内辐射出去；数据采集模块(302)通过检测线圈(301)接收反射回来的射频信号，并将信号传递给控制模块(501)，检测线圈(301)还分别与数据采集模块(302)、射频放大模块(303)相连接，数据采集模块(302)、射频放大模块(303)均与控制模块(501)相连。4.如权利要求1-3任意一项权利要求所述的一种基于碳加载量检测装置的NTP喷射再生DPF系统，其特征在于，所述电源供给装置(400)包括通过导线依次相连的车载电源(401)、逆变升压器(402)及继电器(403)，继电器(403)与NTP发生器(103)相连，车载电源(401)与数据采集模块(302)、射频放大模块(303)相连。5.如权利要求2所述的一种基于碳加载量检测装置的NTP喷射再生DPF系统，其特征在于，所述NTP发生器(103)包括进水口(601)、进气口(602)、高压电极(603)、出气口(604)、石英管(605)、低压电极(606)、出水口(607)，低压电极(606)为...

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