一种DPF再生系统及控制方法技术方案

本发明专利技术提供了一种DPF再生系统及控制方法，该系统主要包括NTP喷射系统、双DPF系统、热电转化装置和控制模块。所述NTP喷射系统以空气为气源，经NTP发生器放电产生活性物质，由安装于DPF前端的喷嘴喷出，进入DPF内部参与再生。所述双DPF系统包含两个并联的DPF，保证NTP喷射系统在线交替再生DPF时柴油机能正常运行。所述热电转化装置利用包裹于DPF外壳的电加热层对DPF进行温度控制，使DPF处于最佳再生温度。所述NTP喷射系统、双DPF系统及热电转化装置均与所述控制模块连接。本发明专利技术能够在柴油机运行状态下对DPF进行在线实时再生，且有效解决了排气流量过大导致NTP利用率下降的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及柴油机尾气后处理
，具体地，涉及一种DPF再生系统及控制方法。
技术介绍
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NOX和颗粒物(Particulatematter,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(Dieselparticulatefilter,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，反应温度通常高达600℃以上，载体容易因局部过热而损坏。被动再生主要包括催化再生和连续再生。相比于热再生，加装催化剂的催化再生技术及连续再生技术能大幅降低PM的反应温度，但催化剂保持活性的温度范围较窄，对油品要求较高。因此传统的DPF再生方式自身皆存在缺点，使用上受到一定限制。低温等离子体(Non-thermalplasma,简称NTP)技术在污染物处理领域具有高效、处理范围广、净化彻底且能同时处理多种污染物等优势，成为目前内燃机尾气净化领域的研究热点，具有极大的应用前景。NTP发生器通过对空气气源进行高压放电，产生O3、NO2等强氧化性的活性物质。NTP再生DPF技术的实质是其产生的O3、NO2等活性物质与DPF内沉积的PM发生复杂的化学反应，在远低于PM起燃温度的情况下实现PM的氧化分解，达到去除PM的目的。目前，利用NTP技术降低柴油机排放污染物已取得了一定的研究成果。中国公开号为CN102678238A的中国专利申请中描述的一种在柴油机停机状态下利用NTP技术再生DPF的方法，此方法选择性地利用柴油机排气余热和电加热使DPF达到再生温度，实现DPF的离线再生。但该方法的缺陷在于：不能在线实时再生DPF，对于柴油机长时间运行的DPF系统未能提供有效的在线再生策略。中国公开号为CN105221220A的中国专利申请提供了一种利用NTP技术对DPF进行在线再生和离线再生相结合的再生策略，该策略能在柴油机运行时实时再生DPF，并对DPF定期进行完全再生。但该方法的缺陷在于：在线再生时排气流量远大于NTP流量，该方法未能解决由此导致的NTP利用率下降及再生效率低下的问题。
技术实现思路
针对现有技术中存在不足，本专利技术提供了一种DPF再生系统及控制方法，采用在线再生和离线再生相结合的再生策略，利用NTP喷射系统及热电转化装置，对双DPF系统进行在线交替再生，极大地提高了在线再生时的NTP利用率及再生效率。本专利技术是通过以下技术手段实现上述技术目的的。一种DPF再生系统，包括NTP喷射系统、双DPF系统和控制模块；所述NTP喷射系统包括NTP发生器、供气风机、质量流量控制器、示波器、电源、喷射管路、喷嘴；所述供气风机通过装有质量流量控制器的管道与NTP发生器的进气端连接，所述NTP发生器的出气端通过喷射管路与喷嘴连接，所述喷射管路后段分为两个喷射支路，所述两个喷射支路上分别安装有第一NTP控制阀和第二NTP控制阀，安装有第一NTP控制阀的喷射支路末端连接第一喷嘴，安装有第二NTP控制阀的喷射支路末端连接第二喷嘴；所述双DPF系统包括第一DPF和第二DPF，所述第一DPF和第二DPF通过排气支路并联连接，所述第一DPF的前端排气支路上安装有第一排气控制阀，所述第一DPF的排气支路上安装有第一压差传感器；所述第二DPF前端排气支路上安装有第二排气控制阀，所述第二DPF的排气支路上安装有第二压差传感器；所述NTP喷射系统中的第一喷嘴和第二喷嘴分别安装于第一DPF和第二DPF的入口处，所述第一NTP控制阀、第二NTP控制阀、第一排气控制阀、第二排气控制阀、第一压差传感器、第二压差传感器均与控制模块连接。所述控制模块中预存DPF压差上限阈值ΔPc、标志DPF再生完成的目标压差ΔP0，并通过压差传感器实时采集第一DPF两端的压差ΔP1和/或第二DPF两端的压差ΔP2，根据预存的DPF压差上限阈值ΔPc及实时检测的第一DPF两端的压差ΔP1和/或第二DPF两端的压差ΔP2判断是否需要进行DPF再生；并通过控制第一NTP控制阀、第二NTP控制阀、第一排气控制阀、第二排气控制阀的开闭以及NTP喷射系统的开启与关闭实现第一DPF和/或第二DPF进行在线再生或停机再生。优选地，所述第一DPF、第二DPF的下游还分别安装有第一温度传感器、第二温度传感器，所述第一DPF和第二DPF外壳上分别包裹着与电源连接的第一电加热层和第二电加热层，所述第一温度传感器、第二温度传感器均与控制模块相连；所述控制模块内预存有再生的最佳温度范围Tf～Tc，所述控制模块中还根据第一DPF的温度T1、第二DPF的温度T2，在进行在线再生或停机再生时，控制T1和/或T2处于再生的最佳温度范围Tf～Tc内。优选地，还包括热电转化装置，所述热电转化装置安装于双DPF系统的前端排气管路上，为第一电加热层和第二电加热层提供电能。优选地，所述第一喷嘴和第二喷嘴的安装位置分别距离第一DPF和第二DPF的前端面100mm。优选地，所述NTP喷射系统采用水冷冷却系统，冷却水由进水口进入NTP发生器内部并经出水口排出；所述NTP喷射系统的电源的电压及频率均可调。优选地，所述NTP发生器为介质阻挡放电型，包括细铁丝网外电极、石英管和不锈钢管内电极；所述细铁丝网外电极包裹于石英管外壁，所述不锈钢管内电极安装于石英管内部，所述不锈钢管内电极与石英管之间形成截面为环形的放电间隙，所述细铁丝网外电极为放电区域。优选地，所述第一电加热层及第二电加热层在柴油机停机时由车载蓄电池提供电力。所述的DPF再生系统的DPF再生控制方法，包括如下步骤：步骤一：对双DPF系统进行标定试验，确定柴油机在不同工况下对应的DPF压差上限阈值ΔPc，标识DPF再生完成的再生目标压差ΔP0；将压差上限阈值ΔPc、再生目标压差ΔP0存入控制模块；步骤二：控制模块通过第一压差传感器及第二压差传感器监测第一DPF和第二DPF前后端的压差大小ΔP1和ΔP2，与控制模块中预存的压差上限阈值ΔPc进行比较，以判断是否需要进行再生；当控制模块监测到第一DPF前后端压差ΔP1大于压差上限阈值ΔPc且第二DPF前后端压差ΔP2小于压差上限阈值ΔPc，即认为第一DPF需要进行再生；若此时第二排气控制阀处于关闭状态，则打开第二排气控制阀，重新判定；若此时第二排气控制阀处于开启状态，则关闭第一排气控制阀，进行在线再生，控制模块发出信号开启NTP喷射系统，打开第一NTP控制阀，将活性气体从第一DPF前端喷入，对第一DPF进行再生；控制模块监测到第一DPF前后端压差ΔP1小于再生目标压差ΔP0时，即认为再生完成；控制模块发出信号关闭第一NTP控制阀，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种DPF再生系统，其特征在于，包括NTP喷射系统(100)、双DPF系统(200)和控制模块(400)；所述NTP喷射系统(100)包括NTP发生器(101)、供气风机(102)、质量流量控制器(103)、示波器(109)、电源(110)、喷射管路(113)、喷嘴；所述供气风机(102)通过装有质量流量控制器(103)的管道与NTP发生器(101)的进气端(104)连接，所述NTP发生器(101)的出气端(105)通过喷射管路(113)与喷嘴连接，所述喷射管路(113)后段分为两个喷射支路，所述两个喷射支路上分别安装有第一NTP控制阀(114)和第二NTP控制阀(115)，安装有第一NTP控制阀(114)的喷射支路末端连接第一喷嘴(116)，安装有第二NTP控制阀(115)喷射支路末端连接第二喷嘴(117)；所述双DPF系统(200)包括第一DPF(201)和第二DPF(202)，所述第一DPF(201)和第二DPF(202)通过排气支路并联连接，所述第一DPF(201)的前端排气支路上安装有第一排气控制阀(203)，所述第一DPF(201)的排气支路上安装有第一压差传感器(401)；所述第二DPF(202)的排气支路安装有第二排气控制阀(204)，所述第二DPF(202)的上游和下游分别安装有第二压差传感器(402)。所述NTP喷射系统(100)中的第一喷嘴(116)和第二喷嘴(117)分别安装于第一DPF(201)和第二DPF(202)的入口处，所述第一NTP控制阀(114)、第二NTP控制阀(115)、第一排气控制阀(203)、第二排气控制阀(204)、第一压差传感器(401)、第二压差传感器(402)均与控制模块(400)连接；所述控制模块(400)中预存DPF压差上限阈值ΔPc、标志DPF再生完成的目标压差ΔP0，并实时采集第一DPF(201)两端的压差ΔP1和/或第二DPF(202)两端的压差ΔP2，根据预存的DPF压差上限阈值ΔPc及实时检测的第一DPF(201)两端的压差ΔP1和/或第二DPF(202)两端的压差ΔP2判断是否需要进行DPF再生；并通过控制第一NTP控制阀(114)、第二NTP控制阀(115)、第一排气控制阀(203)、第二排气控制阀(204)的开闭以及NTP喷射系统(100)的开启与关闭实现第一DPF(201)和/或第二DPF(202)进行在线再生或停机再生。...

【技术特征摘要】
1.一种DPF再生系统，其特征在于，包括NTP喷射系统(100)、双DPF系统(200)和控制模块(400)；所述NTP喷射系统(100)包括NTP发生器(101)、供气风机(102)、质量流量控制器(103)、示波器(109)、电源(110)、喷射管路(113)、喷嘴；所述供气风机(102)通过装有质量流量控制器(103)的管道与NTP发生器(101)的进气端(104)连接，所述NTP发生器(101)的出气端(105)通过喷射管路(113)与喷嘴连接，所述喷射管路(113)后段分为两个喷射支路，所述两个喷射支路上分别安装有第一NTP控制阀(114)和第二NTP控制阀(115)，安装有第一NTP控制阀(114)的喷射支路末端连接第一喷嘴(116)，安装有第二NTP控制阀(115)喷射支路末端连接第二喷嘴(117)；所述双DPF系统(200)包括第一DPF(201)和第二DPF(202)，所述第一DPF(201)和第二DPF(202)通过排气支路并联连接，所述第一DPF(201)的前端排气支路上安装有第一排气控制阀(203)，所述第一DPF(201)的排气支路上安装有第一压差传感器(401)；所述第二DPF(202)的排气支路安装有第二排气控制阀(204)，所述第二DPF(202)的上游和下游分别安装有第二压差传感器(402)。所述NTP喷射系统(100)中的第一喷嘴(116)和第二喷嘴(117)分别安装于第一DPF(201)和第二DPF(202)的入口处，所述第一NTP控制阀(114)、第二NTP控制阀(115)、第一排气控制阀(203)、第二排气控制阀(204)、第一压差传感器(401)、第二压差传感器(402)均与控制模块(400)连接；所述控制模块(400)中预存DPF压差上限阈值ΔPc、标志DPF再生完成的目标压差ΔP0，并实时采集第一DPF(201)两端的压差ΔP1和/或第二DPF(202)两端的压差ΔP2，根据预存的DPF压差上限阈值ΔPc及实时检测的第一DPF(201)两端的压差ΔP1和/或第二DPF(202)两端的压差ΔP2判断是否需要进行DPF再生；并通过控制第一NTP控制阀(114)、第二NTP控制阀(115)、第一排气控制阀(203)、第二排气控制阀(204)的开闭以及NTP喷射系统(100)的开启与关闭实现第一DPF(201)和/或第二DPF(202)进行在线再生或停机再生。2.根据权利要求1所述的DPF再生系统，其特征在于，所述第一DPF(201)、第二DPF(202)的下游还分别安装有第一温度传感器(403)、第二温度传感器(404)，所述第一DPF(201)和第二DPF(202)外壳上分别包裹着与电源连接的第一电加热层(301)和第二电加热层(302)，所述第一温度传感器(403)、第二温度传感器(404)均与控制模块相连；所述控制模块内预存有再生的最佳温度范围Tf～Tc，所述控制模块(400)中还根据第一DPF(201)的温度T1、第二DPF(202)的温度T2，在进行在线再生或停机再生时，控制T1和/或T2处于再生的最佳温度范围Tf～Tc内。3.根据权利要求1所述的DPF再生系统，其特征在于，还包括热电转化装置(300)，所述热电转化装置(300)安装于双DPF系统(200)的前端排气管路上，为第一电加热层(301)和第二电加热层(302)提供电能。4.根据权利要求1所述的DPF再生系统，其特征在于，所述第一喷嘴(116)和第二喷嘴(117)的安装位置分别距离第一DPF(201)和第二DPF(202)的前端面100mm。5.根据权利要求1所述的DPF再生系统，其特征在于，所述NTP喷射系统(100)采用水冷冷却系统，冷却水由进水口(111)进入NTP发生器(101)内部并经出水口(112)排出；所述NTP喷射系统(100)的电源(110)的电压及频率均可调。6.根据权利要求1所述的DPF再生系统，其特征在于，所述NTP发生器(101)为介质阻挡放电型，包括细铁丝网外电极(106)、石英管(107)和不锈钢管内电极(108)；所述细铁丝网外电极(106)包裹于石英管(107)外壁，所述不锈钢管内电极(108)安装于石英管(107)内部，所述不锈钢管内电极(108)与石英管(107)之间形成截面为环形的放电间隙，所述细铁丝网外电极(106)为放电区域。7.根据权利要求1所述的DPF再生系统，其特征在于，所述第一电加热层(301)及第二电加热层(302)在柴油机停机时由车载蓄电池提供电力。8.权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡忆昔，濮晓宇，施蕴曦，顾林波，王静，李小华，田晶，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32