[发明专利]一种基于臭氧进行的DPF主动再生的装置及方法

说明书

一种基于臭氧进行的DPF主动再生的装置及方法涉及尾气后处理领域。在DPF工作过程中，微粒会沉积在过滤器内，当达到一定值时，就会导致发动机动力性和经济性等性能下降，因此必须通过DPF再生的方式及时除去沉积的微粒，以此保证DPF正常运行。本发明依据在一定温度下(200‑240℃范围内)臭氧气体对颗粒物具有强氧化的效果，可以高效快速地将颗粒物转化为二氧化碳。该装置包括臭氧发生器、热泵、风机等设备对DPF系统对碳颗粒进行再生，最终对DPF中的PM进行高效地去除。该发明还包括了应用该装置的检测方法。该专利有利于DPF的长期高效使用。

技术领域

本发明涉及汽车尾气后处理技术领域，具体而言，涉及一种DPF主动再生装置及方法。

背景技术

柴油机凭借其燃油经济性好、可靠性高、热效率高及使用寿命长等优势，被广泛应用于交通运输和工农业生产等领域。柴油机的主要排放污染物是氮氧化物(简称NO_x)和颗粒物(Particulate matter,简称PM)，尤其是PM，严重危害到人类健康。近年来，日益严格的排放法规对柴油机PM排放提出了更高的要求。柴油机颗粒捕集器(Diesel particulatefilter,简称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。然而随着DPF对排气中PM的不断捕集，DPF会被堵塞，从而导致柴油机排气背压升高、性能下降及油耗增加等后果，所以DPF技术的关键在于适时地清除DPF吸附的PM，即DPF的再生。

传统的DPF再生方式主要分为主动再生和被动再生。主动再生包括喷油加热再生、电加热再生、微波加热再生及红外加热再生等热再生方式。热再生技术主要利用外加能源加热使DPF上沉积的PM烧除。被动再生主要包括催化再生和连续再生。主动再生方式由于减少了一定工作量，因而具有更高的经济型和实用性。

现在行业中使用到的DPF主动再生过程往往存在以下问题：

随着柴油发动机的使用年限增加、机械磨损加剧、导致DPF在收集碳颗粒的过程中会含有若干的柴油甚至润滑油，它们的燃点要低于碳颗粒。再生过程中，温度不断升高，柴油从颗粒中析出，形成油蒸气，而当油蒸气的温度达到柴油的燃点时，柴油开始剧烈燃烧进而升温导致碳颗粒剧烈燃烧，最终将导致再生过程失控，DPF芯体烧毁，严重时甚至可引发安全事故。

臭氧(以下简称O₃)作为一种强氧化剂，在污染物处理领域具有高效、净化效果好且能处理多种污染物的优势。O₃可以通过与DPF内沉积的PM发生一系列化学反应，将PM氧化为CO₂，从而达到去除PM、对DPF进行主动再生的目的。与此同时，O₃与PM的最佳反应温度范围为200—240℃，远远低于PM的起燃温度，在该温度范围内O₃与PM化学反应活化能最高，反应程度最剧烈。因此这种主动再生方式相比热再生更加安全可靠，具有极大的应用前景。

发明内容

本发明的目的包括，设计了一种DPF主动再生的装置及方法，使得在离线状态下，可以通过单独拆卸车上装有的DPF系统并将其安装在该装置上，通过臭氧的强氧化作用对DPF内的颗粒物进行主动再生。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的：

一种再生DPF的系统，其特征在于，包括风机(1)、臭氧发生器(7)、热泵(5)、DPF反应箱(8)和控制器(13)；所述臭氧发生器的出气端与装有安全阀(19)的喷射管路连接向DPF再生支路起管(17)供入臭氧气体；通过质量流量控制器达到调节臭氧质量流量的目的；热泵(5)通过接受控制器的信号控制DPF内部环境的温度，达到使DPF再生时流入DPF反应箱(8)内的排气温度维持在200-240℃范围内，所述控制器接受温度传感器和压力传感器的信号后通过开启臭氧发生器的电源让臭氧发生器产生臭氧气体对DPF反应箱内的积碳进行再生；

风机(1)和热泵位于DPF再生支路起管(17)上；