[发明专利]一种利用发动机排气交替再生DPF的系统及控制方法

说明书

本发明涉及一种利用发动机排气交替再生DPF的系统及控制方法，该系统主要包括柴油机、NTP喷射系统、DPF并联系统、电源供给装置、温控系统和控制模块。所述DPF并联系统包含两个并联安装的DPF，保证交替再生DPF时发动机可以正常运行，通过双向气泵引排气至正在再生的DPF前端，利用排气中的气体成分与NTP喷射系统产生的活性物质协同作用再生DPF。并联安装的DPF之间由温控系统连接，通过温控系统中的散热弯管以及风扇使DPF在再生过程中始终处于最佳再生温度范围。本发明有效解决了在线再生DPF时由于排气流量过大导致NTP利用率低、再生效率差的问题，在DPF并联系统中引排气作为部分反应气，探究在发动机排气以及NTP协同作用下的DPF再生反应特性。

技术领域

本发明属于柴油机尾气后处理技术领域，具体地，涉及一种利用发动机排气交替再生DPF的系统及控制方法。

背景技术

柴油机因具有较高的燃油经济性和动力性，被广泛应用于运输以及工农业生产领域。近年来，在轻型车领域，柴油机也越来越受欢迎。与汽油机相比，柴油机的一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)排放较低，氮氧化物(NO_X)排放相当，而颗粒物(particulatematter,PM)排放值则很大。颗粒物会深入人体肺部，造成机械性负荷，损伤肺部自净机制。此外，PM2.5(直径≤2.5um的颗粒物)更是造成雾霾的主要原因之一，严重影响大气能见度，造成安全隐患。因此，人们对车用柴油机的有害排放日益关注。随着发动机后处理技术的发展，我国对重型车用柴油机的排放污染物的控制要求也在不断更新，尤其是对柴油机PM的排放控制提出了更高的要求。

柴油机颗粒物捕集器(diesel particulate filter,DPF)是目前降低PM最常用的机外净化后处理技术之一，DPF对PM的整体捕集效率可达90％左右。但在DPF的工作过程中，沉积在滤芯中的颗粒物会逐渐增大发动机的排气阻力，导致DPF排气背压增大，使得柴油机的工作性能恶化。因此，要适时对DPF进行再生。

利用低温等离子体(non-thermal plasma,NTP)技术处理污染物具有再生温度低、无需催化剂，且再生安全、高效、能耗低等优点，是目前柴油机后处理领域的研究热点。如专利CN106437948A中描述了一种DPF再生系统及控制方法，在该方法提出的DPF并联系统中，一个DPF用于发动机运行时捕集PM，同时对另一个DPF喷射NTP进行再生。但该方法使用热电转化装置为DPF再生提供热能，使DPF维持适宜的再生温度，整个系统结构较为复杂，可靠性有待提高。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种利用发动机排气交替再生DPF的系统及控制方法。利用DPF并联系统及NTP喷射系统实现对PM的捕集以及DPF的交替在线再生，并且引排气至需要再生的DPF前端，充分利用发动机排气中的气体成分和NTP活性分子协同再生DPF中的积碳，并采用了散热弯管和风扇控制进入DPF前端的排气温度。

本发明的技术方案为：一种利用发动机排气交替再生DPF的系统及控制方法，包括柴油机、NTP喷射系统、DPF并联系统、电源供给装置、温控系统和控制模块；所述柴油机通过排气管和DPF并联系统的前端口相连接；同时，所述NTP喷射系统通过喷射管路和DPF并联系统相连接；电源供给装置用于给NTP喷射系统供电；所述DPF并联系统包括第一DPF、第二DPF，所述第一DPF、第二DPF的前端口之间设置有温控系统；所述温控系统可根据发动机不同工况适当冷却排气，以使进入再生的DPF前端的排气维持适宜的温度；所述控制模块接受温度传感器和压差传感器的信号后控制排气控制阀以及NTP控制阀的开闭，同时控制模块还控制NTP喷射系统、电源供给装置、温控系统的运行。本系统可以实现利用排气中的气体，如NO_X，与NTP中活性物质协同作用，在线交替再生DPF，以探究在排气以及NTP协同作用下的DPF再生反应特性。