一种正反向交替喷射NTP再生DPF的系统及控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种正反向交替喷射NTP再生DPF的系统及控制方法，涉及尾气处理领域，该系统包括柴油机、后处理装置、NTP喷射系统、电源供给装置和控制系统；柴油机停机后，排气余热提供再生过程所需温度；NTP喷射系统在DPF前后端分别设置NTP喷嘴，并以空气为气源产生NTP，氧化清除DPF中沉积的PM；后处理装置包含与DPF并联安装的旁通管，用以接通大气平衡压差，使NTP能反向进入DPF；控制系统通过控制电磁阀门的启闭，实现NTP正向再生DPF和反向再生DPF两种工作状态的交替切换。本发明专利技术可以有效改善NTP在DPF中的流动状态，使NTP与PM接触更加充分，缩短DPF的再生时间，提高NTP利用率。该方式降低了DPF再生过程中的轴向温度梯度，有利于延长DPF的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种正反向交替喷射NTP再生DPF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，涉及一种正反向交替喷射NTP再生DPF的系统及控制方法。
技术介绍
与汽油机相比，柴油机在燃油经济性、可靠性和动力性方面具有明显优势，多被应用于重型运输车领域。近年来，随着柴油机的排放、噪声性能逐步改善，柴油机在轻型车领域的应用也在增多。柴油机的排放污染物中，颗粒物(particulatematter，PM)排放最为突出，是汽油机的几十倍。PM进入大气以后，会吸附酸性氧化物、细菌病毒等毒害物质，随呼吸进入人体，易引发呼吸系统疾病，同时也会影响环境能见度，大气的辐射平衡。所以降低PM排放一直是柴油机排气后处理技术的重要课题。柴油机颗粒捕集器(dieselparticulatefilter，DPF)是一种安装在柴油机排气系统中的过滤器，对PM的捕集效率达90％以上，被认为是目前降低PM排放最有效的后处理装置。但随着过滤时间的增加，PM在过滤介质上沉积，排气背压上升，会导致柴油机性能下降。因此，需及时清除DPF孔道中沉积的PM，这一过程称为DPF的再生。常见的再生方法主要有热再生、催化再生和连续再生。热再生通过引燃PM达到清除目的，如额外喷射燃料或电加热，需使DPF内部温度升高至650℃以上，能耗大，容易损坏滤芯。催化再生是指在DPF上涂覆催化剂或在燃料中加入催化剂，降低PM的起燃温度，但该方法对燃油品质要求高，易出现催化剂硫中毒、PM氧化不充分等问题。连续再生是将排气中的一氧化氮(NO)氧化为二氧化氮(NO2)，利用NO2的强氧化性氧化去除PM，但有效工作温度范围窄，难以推广使用。可见，传统DPF再生技术均存在一定的自身缺陷。低温等离子体(non-thermalplasma，NTP)技术作为一种新型工业去污手段，具有能耗低、无二次污染、去除效率高等优点，被认为是解决未来柴油机排气污染问题的最具前景的技术之一。NTP发生器以空气为气源，通过高压放电，产生O3、NO2等具有强氧化性的活性物质。将NTP通入DPF内部，能在远低于PM起燃温度的情况下实现对PM的氧化去除。NTP再生DPF技术可分为在线再生和离线再生两种方式，在线再生是指在柴油机运行过程中将NTP通入DPF内部，离线再生是指在柴油机停机之后将NTP通入DPF内部。NTP离线再生DPF时，沉积在DPF中后部的PM不易被清除，影响整体的再生效果。主要有两个原因：一是DPF中出口侧的PM沉积厚度大于进口侧，PM沉积量分布不均匀；二是进入DPF的NTP因与先接触的PM反应和自身分解作用而消耗，实际参与DPF中后部再生的NTP数量减少。为了达到较好的再生效果，通常采用延长再生时间或以氧气为气源提高NTP浓度的方法，但会带来NTP利用率低、能耗增大、成本增加等问题。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供一种正反向交替喷射NTP再生DPF的系统及控制方法。该方法利用增设的旁通管平衡压差，保证NTP能反向喷入DPF，通过控制电磁阀门的启闭，使NTP正向喷入DPF和反向喷入DPF交替进行，实现高效均匀再生DPF的技术目的。再生过程在柴油机停机后进行，所需温度由排气余热提供。一种正反向交替喷射NTP再生DPF的系统，包括后处理装置、NTP喷射系统；所述后处理装置包括排气管、旁通管和DPF；所述排气管上接有DPF；所述旁通管与所述DPF并联，旁通管的入口和出口分别位于DPF的上游侧和下游侧；所述NTP喷射系统包括NTP发生器、质量流量控制器、供气风机、NTP喷射总管、第一NTP喷射支管、第二NTP喷射支管、第一NTP喷嘴、第二NTP喷嘴、水箱和水泵；所述NTP发生器出气口与NTP喷射总管相连通；所述NTP喷射总管上并联连通有第一NTP喷射支管和第二NTP喷射支管；所述第一NTP喷射支管和第二NTP喷射支管上分别安装有第一NTP喷嘴、第二NTP喷嘴；所述第一NTP喷嘴、第二NTP喷嘴设置在DPF上游侧与下游侧，且第一NTP喷嘴、第二NTP喷嘴相对设置在排气管内。进一步的，所述DPF两端的压力通过压差传感器测得；DPF内的温度通过温度传感器测得；所述压差传感器和温度传感器通过导线与控制模块连接。进一步的，所述旁通管中设置有旁通管控制阀，在所述DPF下游侧的排气管中设置排气管控制阀。进一步的，控制模块分别与柴油机、质量流量控制器、供气风机、水泵、车载电源、继电器、第一NTP控制阀、第二NTP控制阀、旁通管控制阀、排气管控制阀相连接；所述控制模块可实现对质量流量控制器流量和逆变升压器电压的控制。进一步的，所述控制模块根据压差传感器反馈的DPF压差信号，柴油机停机信号，温度传感器反馈的DPF温度信号和内置控制方法控制NTP喷射系统的启闭和NTP再生DPF的工作状态。进一步的，当NTP反向再生DPF时，DPF上游侧的排气管通过旁通管接通大气平衡压差，保证NTP能顺利地反向进入DPF清除PM。进一步的，所述NTP发生器通过导线与电源供给装置相连；所述NTP喷射系统工作时，车载电源经逆变升压器向所述NTP发生器提供电能，继电器接收控制模块信号控制电路的断开与闭合。进一步的，所述电源供给装置包括车载电源、逆变升压器和继电器；所述车载电源通过导线与逆变升压器相连；所述逆变升压器与NTP发生器之间设置有继电器。进一步的，所述NTP发生器冷却方式为水冷，所述水泵接收到所述控制模块传输的信号，抽取水箱中的冷却用水，从冷却水入口进入所述NTP发生器，流经不锈钢管，对NTP发生器进行冷却，再从冷却水出口回到水箱，循环使用。基于一种正反向交替喷射NTP再生DPF的系统的控制方法，包括以下步骤：步骤一：对DPF再生系统进行标定试验：a柴油机在不同工况下，能接受的DPF两端的最大压差不同；以柴油机在标定转速下，DPF两端压差上限值ΔPh为DPF再生的启动信号；通过试验测定ΔPh的具体数值，并将其存入控制模块；b在柴油机停机状态下，开启NTP喷射系统；设置通入NTP发生器的空气流量值，正向喷射NTP通过空白DPF，待DPF前后端的压差稳定后，记该压差值为ΔP0；设定DPF再生完成时，DPF前后端压差值为ΔPl＝250％ΔP0，并将ΔPl存入控制模块；c以空气为气源，利用排气余热辅助NTP再生DPF的过程中，当DPF内部平均温度下降至250℃后，再开启NTP喷射系统能取得较好的再生效果；温度传感器测点设置于DPF轴向中部外侧；该测点温度，在实际散热过程中会低于DPF的内部温度，因此需标定测点温度Th为所述DPF再生的起始温度，并将其存入控制模块；所述Th为DPF内部平均温度为250℃时，温度传感器测点的温度；步骤二：柴油机运行时，控制模块通过压差传感器实时监测DPF两端压差ΔP，并与控制模块中预存的DPF两端压差上限值ΔPh比较，判断是否需要再生；步骤三：当监测到DPF两端压差大于或等于上限值ΔPh后，控制模块判定DPF需要再生；在接收到柴油机的停机信号，且T小于或等于Th时，控制模块发出信号开始DPF再生；此时，第一NTP控制阀打开，电源供给装置、供气风机、质量流量控制器和水泵开始运转，NTP喷射系统启动并同时进行循环冷却水冷却；步骤四：开启第一NTP控制阀和NTP喷射系统后，控制模块计时程序开始10本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种正反向交替喷射NTP再生DPF的系统，其特征在于，包括后处理装置(200)和NTP喷射系统(300)；所述后处理装置(200)包括排气管(201)、旁通管(202)和DPF(203)；所述排气管(201)上接有DPF(203)；所述旁通管(202)与所述DPF(203)并联，旁通管(202)的入口和出口分别位于DPF(203)的上游侧和下游侧；所述NTP喷射系统(300)包括NTP发生器(301)、质量流量控制器(302)、NTP喷射总管(304)、第一NTP喷射支管(305)、第二NTP喷射支管(306)、第一NTP喷嘴(307)和第二NTP喷嘴(308)；所述NTP发生器出气口(607)与NTP喷射总管(304)相连通；所述NTP喷射总管(304)上并联连通有第一NTP喷射支管(305)和第二NTP喷射支管(306)；所述第一NTP喷射支管(305)和第二NTP喷射支管(306)上分别安装有第一NTP喷嘴(307)、第二NTP喷嘴(308)；所述第一NTP喷嘴(307)、第二NTP喷嘴(308)设置在DPF(203)上游侧与下游侧，且第一NTP喷嘴(307)、第二NTP喷嘴(308)相对设置在排气管(201)内。...

【技术特征摘要】
1.一种正反向交替喷射NTP再生DPF的系统，其特征在于，包括后处理装置(200)和NTP喷射系统(300)；所述后处理装置(200)包括排气管(201)、旁通管(202)和DPF(203)；所述排气管(201)上接有DPF(203)；所述旁通管(202)与所述DPF(203)并联，旁通管(202)的入口和出口分别位于DPF(203)的上游侧和下游侧；所述NTP喷射系统(300)包括NTP发生器(301)、质量流量控制器(302)、NTP喷射总管(304)、第一NTP喷射支管(305)、第二NTP喷射支管(306)、第一NTP喷嘴(307)和第二NTP喷嘴(308)；所述NTP发生器出气口(607)与NTP喷射总管(304)相连通；所述NTP喷射总管(304)上并联连通有第一NTP喷射支管(305)和第二NTP喷射支管(306)；所述第一NTP喷射支管(305)和第二NTP喷射支管(306)上分别安装有第一NTP喷嘴(307)、第二NTP喷嘴(308)；所述第一NTP喷嘴(307)、第二NTP喷嘴(308)设置在DPF(203)上游侧与下游侧，且第一NTP喷嘴(307)、第二NTP喷嘴(308)相对设置在排气管(201)内。2.根据权利要求1所述的正反向交替喷射NTP再生DPF的系统，其特征在于，所述DPF(203)两端的压力通过压差传感器(506)测得；DPF(203)内的温度通过温度传感器(507)测得；所述压差传感器(506)和温度传感器(507)通过导线与控制模块(501)连接。3.根据权利要求1所述的正反向交替喷射NTP再生DPF的系统，其特征在于，所述旁通管(202)中设置有旁通管控制阀(504)，在所述DPF(203)下游侧的排气管(201)中设置排气管控制阀(505)。4.根据权利要求1所述的正反向交替喷射NTP再生DPF的系统，其特征在于，控制模块(501)分别与柴油机(100)、质量流量控制器(302)、供气风机(303)、水泵(310)、车载电源(401)、继电器(403)、第一NTP控制阀(502)、第二NTP控制阀(503)、旁通管控制阀(504)、排气管控制阀(505)相连接；所述控制模块(501)可实现对质量流量控制器(302)流量和逆变升压器(402)电压的控制。5.根据权利要求2所述的正反向交替喷射NTP再生DPF的系统，其特征在于，所述控制模块(501)根据压差传感器(506)反馈的DPF(203)压差信号，柴油机(100)停机信号，温度传感器(507)反馈的DPF(203)温度信号和内置控制方法控制NTP喷射系统(300)的启闭和NTP再生DPF的工作状态。6.根据权利要求1所述的正反向交替喷射NTP再生DPF的系统，其特征在于，当NTP反向再生DPF(203)时，DPF(203)上游侧的排气管通过旁通管(202)接通大气平衡压差，保证NTP能顺利地反向进入DPF(203)清除PM。7.根据权利要求1所述的正反向交替喷射NTP再生DPF的系统，其特征在于，所述NTP发生器(301)通过导线与电源供给装置(400)相连；所述NTP喷射系统(300)工作时，车载电源(401)经逆变升压器(402)向所述NTP发生器(301)提供电能，继电器(403)接收控制模块(501)信号控制电路的断开与闭合。8.根据权利要求1所述的正反向交替喷射NTP再生DPF的系统，其特征在于，所述电源供给装置(400)包括车载电源(401)、逆变升压器(402)和继电器(403)；所述车载电源(401)通过导线与逆变升压器(402)相连；所述逆变升压器(402)与NTP发生器(301)之间设置有继电器(403)。9.根据权利要求1所述的正反向交替喷射NTP再生DPF的系统，其特征在于，所述NTP发生器(301)冷却方式为水冷，所述水泵(310)接收到所述控制模块(501)传输的信号，抽取水箱(30...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡忆昔，倪思佳，施蕴曦，樊润林，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