[发明专利]一种柴油车排放PM2.5过滤集捕装置之全自动再生设备

说明书

本发明涉及一种柴油车排放PM2.5过滤集捕装置之全自动再生设备，属于发动机废气排放微粒控制技术领域，该系统包含ECU，三通排气阀门，补气装置，导流装置，燃烧室以及滤烟器；三通排气阀门的第一端口连接至车辆排气主通道的出气口，第二端口连接至车辆导流管的进气口，第三端口为旁通出气口，补气装置设置在系统外部，导流装置的进气口连接至三通排气阀门的第二端口；燃烧室的前端与导流装置连接，后端与滤烟器连接，该再生系统还包含油箱；导流管上还设置有压力传感器；滤烟器后端出气导口处设置有PM2.5传感器和防焰装置；ECU通过信号线连接至燃油泵、马达、温度传感器、PM2.5传感器和点火装置。本发明能够延长滤烟器本身使用年限，同时连带安装后处理设备的车辆也受益。

技术领域

本发明属于发动机废气排放微粒控制技术领域，涉及一种柴油车排放PM2.5过滤集捕装置之全自动再生设备。

背景技术

柴油发动机排放尾气中含有许多气态污染物(包括SO2、SO3、H2SO4、低挥发性与半挥发性有机物质)与固体、不规则形状的碳黑物质(soot)，而这些气态污染物即为生成悬浮微粒的前驱物质. 其中50%来自大货车与客车等柴油重型柴油发动机，且发动机的废气中PM2.5 所含毒性物质对人体健康有害，全球每年约有300万人因PM2.5造成的身体伤害而丧命。

柴油在发动机汽缸内燃烧后会产生粒径10μm以下之碳微粒，易导致人体呼吸道病变；微粒捕捉器的功用是捕捉引擎所排出的碳微粒(PM2.5)其捕集效率高达85%以上，被视为解决柴油车黑烟排放的最佳对策。碳微粒的氧化温度约350~600℃之间，一般柴油车辆的排气温度都介在150℃~300℃之间，传统微粒捕捉器因无再生燃烧功能，过多的碳微粒沉积将导致引擎排气背压过高而影响发动机效能与行车安全，而具再生燃烧功能之微粒捕捉器若缺乏精确与可靠的再生系统，将会使得微粒捕捉器因沉积过多的碳微粒，改变温度变化导致微粒捕捉器的烧损，另一方面过度频繁的再生燃烧便会增加能源的消耗。

柴油碳微粒捕捉器（diesel particulate filter，DPF）的作用是捕捉收集柴油燃烧废气，并过滤碳微粒。碳微粒捕捉器滤材内所堆积之粒状物可藉由与氧或一氧化氮产生氧化反应，以及利用加热方式将碳反应成CO2 排出，如此可使滤烟器回复过滤功能，此过程称为再生。

目前，微粒捕集器被公认为是柴油发动机排放微粒后处理的最有效方式。柴油发动机采用微粒捕集器可以有效减少微粒的排放，但随着车辆运行里程的增加，捕集器内的微粒不断积累，造成排气背压逐渐增加。当排气压力过大时，会使发动机性能恶化，因此必须对微粒捕集器定期地进行再生也就是清理。

微粒捕集器的过滤载体再生技术，主要有种方法，即：1、电加热法，2、微波加热法，3、燃油加热再生，4、催化再生，5、连续再生，途径可以分为两种方式:

第一：被动再生，主要是利用车辆排气温度，一般而言，排气温度到达摄氏度350度以上时，微粒捕捉器内部的积碳，会随着车辆所排出的高温而烧结，进而达到清理的效果.我们称为“被动再生”.

第二：主动再生，当车辆排气无法达到再生要求温度时，则由外部提供再生所需温度，依照车辆使用状况以及捕捉器堵塞程度，再生系统必须瞬间提供摄氏度350度~600度的温度，以补充排气温度的不足，这种方式我们称为“主动再生”。

如图1所示，为现有的微粒捕捉器：

车辆发动机启动后，排烟由进气端103进入“再生系统”信道中，并由“微粒捕捉器”负责收集废气中的悬浮微粒，一段时间之后，压力侦测器106的数值高于(10Kpa)时，会将信息传输到“系统的计算机控制器”，由控制器102启动油箱101燃油泵开始喷油，同时命令点火装置104点火，同步在燃烧室105进行燃烧，燃烧高温(350℃~600℃)把积累于微粒捕捉器107内碳粒子进行清理，最后转换成无害的二氧化碳从出气端108排出。

该技术方案存在如下缺点：