一种尾气双向流DPF系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种尾气双向流DPF系统及其控制方法，DPF主体安装在第二管路上，第一管路、第三管路分别连通DPF主体的上下游，第二管路分别与第一管路和第三管路相连，第一控制阀和第二控制阀用于通断第二管路和第一管路、第三管路；第四管路分别与第一管路和第二管路相连，第三控制阀和第四控制阀用于通断第四管路和第一管路、第二管路；第五管路分别与第二管路和第三管路相连，第五控制阀和第六控制阀用于通断第五管路和第二管路、第三管路。与现有技术相比，本发明专利技术能够切换尾气流过DPF主体的流向，使捕集的颗粒物分布均匀，避免了碳载量及灰分层厚度在通道内沿单一流向逐渐变大，解决了过滤体有效过滤长度的减小的问题，减少了DPF的主动再生次数。DPF的主动再生次数。DPF的主动再生次数。

【技术实现步骤摘要】
一种尾气双向流DPF系统及其控制方法


[0001]本专利技术涉及尾气后处理
，尤其是涉及一种尾气双向流DPF系统及其控制方法。

技术介绍

[0002]柴油机排气中的污染物包括一氧化碳(CO)、碳氢(HC)、氮氧化合物、颗粒物(PM)。尾气后处理系统常包括柴油机氧化催化器(Diesel Oxidation Catalyst，DOC)、柴油机颗粒物捕集器(Diesel Particulate Filter，DPF)、选择性催化还原器(Selective Catalytic Reduction，SCR)。柴油机颗粒物捕集器对颗粒物的捕集效率高达95％，是目前公认的能够有效处理颗粒物排放的技术手段之一。
[0003]目前应用最广泛的是壁流式蜂窝过滤体的DPF，壁流式蜂窝载体的出口及入口端面上布满很多沿轴向相互平行的窄小孔道，相邻孔道之间有多孔介质壁相连，各个孔道的入口和出口两端交替封堵，呈现出一个蜂窝状结构。这种结构迫使尾气从入口孔道进入，流经多孔壁面，从相邻的出口孔道流出，在该过程中，颗粒物被捕集到多孔壁面内或沉积在壁面上。随着行驶里程的增加，捕集的颗粒积累在捕集器内，导致排气背压增加，造成柴油机经济性和动力性下降，一般通过主、被动再生及时将捕集器中的颗粒物清除。主动再生一般指利用外加能量提高排气温度，使得颗粒物燃烧；被动再生指的是依靠原本的排气温度和NO2在催化剂涂层的作用下与碳颗粒反应去除颗粒物。
[0004]但是，在现有的尾气后处理系统中，尾气经过DOC后从DPF入口孔道流入，出口孔道流出，捕集的颗粒物在孔道内形成的碳烟层厚度沿着尾气流向逐渐增大。同时，PM再生后产生的不可燃烧的灰分也会因碳烟分布和尾气流向以堵头形式沉积在通道末端，过滤体的有效过滤长度随着灰分堵头量的增大而逐渐减少，进一步使碳烟的分布向过滤体的中部、前端沉积，碳烟层厚度随之增大，通道直径和过滤体长度的减小导致载体的过滤效率下降，排气经过DPF通道和壁流速度增大，导致DPF的压降增大，主动再生时机提前，降低了DPF的寿命。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种尾气双向流DPF系统及其控制方法。
[0006]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0007]一种尾气双向流DPF系统，包括第一管路、第二管路、第三管路、第四管路、第五管路、DPF主体、第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀、第四控制阀、第五控制阀和第六控制阀；
[0008]所述DPF主体安装在第二管路上，所述第一管路连通DPF主体的上游，所述第三管路连通DPF主体的下游，所述第二管路的第一端与第一管路相连，所述第二管路的第二端与第三管路相连，所述第一控制阀用于通断第一管路和第二管路，所述第二控制阀用于通断
第二管路和第三管路；
[0009]所述第四管路的第一端与第一管路相连，所述第四管路的第二端与第二管路的第二端相连，所述第三控制阀用于通断第一管路和第四管路，所述第四控制阀用于通断第四管路和第二管路；
[0010]所述第五管路的第一端与第二管路的第一端相连，所述第五管路的第二端与第三管路相连，所述第五控制阀用于通断第二管路和第五管路，所述第六控制阀用于通断第五管路和第三管路。
[0011]进一步地，所述DPF主体的入口端和出口端安装有压力传感器。
[0012]进一步地，所述DPF主体内涂覆催化剂，催化剂活性组分为Pt、Pd，催化剂涂层材料为Al2O3。
[0013]进一步地，还包括副DPF，所述副DPF安装在DPF主体的下游，所述第三管路连通副DPF的入口端。
[0014]进一步地，所述副DPF的容积小于DPF主体。
[0015]进一步地，所述副DPF内涂覆催化剂，催化剂活性组分为Pt、Pd，催化剂涂层材料为Al2O3。
[0016]进一步地，所述第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀、第四控制阀、第五控制阀和第六控制阀为单向阀。
[0017]一种尾气双向流DPF系统的控制方法，包括以下步骤：
[0018]获取碳载量
‑
背压模型，确定最大碳载量对应的背压限值Pmax，设置控制阀切换背压限值Psw；
[0019]获取DPF主体的实时背压P，若实时背压超过最大碳载量对应的背压限值，则触发DPF主体再生，若实时背压超过控制阀切换背压限值且未超过最大碳载量对应的背压限值，则触发控制阀切换操作，否则，重复此步骤。
[0020]进一步地，所述控制阀切换操作为：
[0021]调整第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀、第四控制阀、第五控制阀和第六控制阀，从尾气正向流经DPF主体状态切换至尾气反向流经DPF主体状态，或从尾气反向流经DPF主体状态切换至尾气正向流经DPF主体状态；
[0022]尾气正向流经DPF主体状态下，第一控制阀导通第一管路和第二管路，第二控制阀导通第二管路和第三管路，第三控制阀断开第一管路和第四管路，第四控制阀断开第四管路和第二管路，第五控制阀断开第二管路和第五管路，第六控制阀断开第五管路和第三管路；
[0023]尾气反向流经DPF主体状态下，第一控制阀断开第一管路和第二管路，第二控制阀断开第二管路和第三管路，第三控制阀导通第一管路和第四管路，第四控制阀导通第四管路和第二管路，第五控制阀导通第二管路和第五管路，第六控制阀导通第五管路和第三管路。
[0024]进一步地，控制阀切换背压限值的值为：
[0025]Psw＝k*Pmax
[0026]其中，k为关键参数，取值范围为[0.6，0.9)。
[0027]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0028](1)通过流通管路及控制阀门的设置，实现尾气能正向流经DPF主体也能反向流经DPF主体，能够切换尾气流过DPF主体的流向，避免了碳载量及灰分层厚度在通道内沿单一流向逐渐变大，解决了过滤体有效过滤长度的减小的问题。
[0029](2)尾气在DPF主体内双向流动能够使捕集的颗粒物分布均匀，使得颗粒物与催化剂涂层充分均匀接触，提高了催化剂的被动再生强度，延缓了DPF的主动再生时机，减少了DPF的主动再生次数，提高了主DPF的使用寿命。
[0030](3)本专利技术使得灰分层在过滤体通道中均匀分布，形成过滤介质，能够在一定程度上提高主DPF的过滤效率。
附图说明
[0031]图1为尾气双向流DPF的结构示意图；
[0032]图2为获取最大背压限值的流程图；
[0033]图3为尾气双向流DPF工作控制方法流程图；
[0034]附图标记：1、发动机；2、DOC；3、第一管路；4、第四管路；5、第二管路；6、第五管路；7、第三管路；8、第三控制阀；9、第一控制阀；10、第五控制阀；11、第六控制阀；12、第二控制阀；13、第四控制阀；14、压力传感器；15、DPF主体；16、DPF主体的过滤体；17、副DPF；18、副DPF的过滤体。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种尾气双向流DPF系统，其特征在于，包括第一管路、第二管路、第三管路、第四管路、第五管路、DPF主体、第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀、第四控制阀、第五控制阀和第六控制阀；所述DPF主体安装在第二管路上，所述第一管路连通DPF主体的上游，所述第三管路连通DPF主体的下游，所述第二管路的第一端与第一管路相连，所述第二管路的第二端与第三管路相连，所述第一控制阀用于通断第一管路和第二管路，所述第二控制阀用于通断第二管路和第三管路；所述第四管路的第一端与第一管路相连，所述第四管路的第二端与第二管路的第二端相连，所述第三控制阀用于通断第一管路和第四管路，所述第四控制阀用于通断第四管路和第二管路；所述第五管路的第一端与第二管路的第一端相连，所述第五管路的第二端与第三管路相连，所述第五控制阀用于通断第二管路和第五管路，所述第六控制阀用于通断第五管路和第三管路。2.根据权利要求1所述的一种尾气双向流DPF系统，其特征在于，所述DPF主体的入口端和出口端安装有压力传感器。3.根据权利要求1所述的一种尾气双向流DPF系统，其特征在于，所述DPF主体内涂覆催化剂，催化剂活性组分为Pt、Pd，催化剂涂层材料为Al2O3。4.根据权利要求1所述的一种尾气双向流DPF系统，其特征在于，还包括副DPF，所述副DPF安装在DPF主体的下游，所述第三管路连通副DPF的入口端。5.根据权利要求3所述的一种尾气双向流DPF系统，其特征在于，所述副DPF的容积小于DPF主体。6.根据权利要求1所述的一种尾气双向流DPF系统，其特征在于，所述副DPF内涂覆催化剂，催化剂活性组分为Pt、Pd，催化剂涂层材料为Al2O3。7.根据权利要求1所述的一种尾气双向流D...

【专利技术属性】
技术研发人员：楼狄明，向倍宏，张允华，房亮，陈雅娟，谭丕强，胡志远，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：