[发明专利]一种柴油机后处理系统

说明书

技术领域

本发明涉及柴油机排气后处理技术，具体涉及一种柴油机后处理系统。

背景技术

对于柴油机来讲，其主要的排气污染物是颗粒物(Particulate Matter)，而其中大部分又是碳烟颗粒，所以对于排放较差的柴油机总是看到大量黑烟。随着世界各国排放法规的不断严格，在欧美等国家柴油机微粒过滤器DPF(Diesel Particulate Filter)已经得到了大量应用。

常用的DPF采用壁流式陶瓷过滤器，由于其特殊的载体结构，能够将排气中90％的碳烟捕集下来。另外还有多种不同结构的部分流通式过滤器，以金属材料的为主，这类过滤器只能够将排气碳烟中30％-70％的碳烟捕集下来。此外，当过滤器载体内捕集到碳烟颗粒物以后，流通面积会降低，导致排气背压逐步升高。对于部分流通式过滤器，由于其存在长开的通道，因此即使不对捕集到的碳烟颗粒进行处理(再生)，也不会导致载体堵塞，而只会导致背压达到某种饱和状态。但对于壁流式陶瓷载体，捕集到的碳烟如果一直不再生，会最终导致载体堵塞和排气背压过高，发动机不能正常工作。

在再生技术方面，存在两种代表性的技术手段。一种是在DPF前布置柴油机氧化催化器，其载体上涂覆有适量的贵金属氧化催化剂；一方面能够催化氧化掉排气中的部分HC和CO，另外在排气温度高于250℃时，能够将排气中的NO氧化成NO₂，而后者能够将过滤器捕集到的碳烟氧化(称为被动再生)；另外如果柴油机排气温度长时间不能超过250℃，过滤器内捕集到的颗粒物到一定量时，在燃烧过程后期喷入一定量的燃油，这部分燃油雾化后随排气一起排出；在DOC处被氧化并产生大量热量将排气温度提高到550℃以上，这样过滤器中捕集到的碳烟就会被烧掉(称为主动再生)；另外一种技术手段是在燃油中添加由铁Fe或铈Ce等为主要组分的添加剂，该部分添加剂在缸内并不参与燃烧，只是吸附到碳烟颗粒上一起排出；当碳烟颗粒被捕集到过滤器内时，这部分添加剂也同时并捕集，并且吸附在碳烟表面；这部分添加剂能够将碳烟的氧化温度降低到400℃，这样当进行主动再生时可以在较低的排气温度条件下开始，有助于减少再生过程中消耗的能量。

这两种再生技术在欧美等发达国家都有应用，但是在国内却都碰到了一定的应用困难。对于采用贵金属催化剂的方案来讲，首先是由于国内大部分地区柴油中硫含量一般在1000PPM左右，甚至更高，容易导致贵金属催化剂中毒失效(否定了该技术方案的应用)；其次是国内大量现存的柴油发动机未采用电子控制技术和具有多次燃油喷射功能的燃油系统(共轨燃油系统等)，因此通过缸内二次喷射技术实现再生的方式并无法在大量社会保有车辆上实现；最后，由于主动再生过程中排气温度要被加热到550℃以上，再生过程中载体内容易产生局部高温区和较大的温度梯度，因此在多变的主动再生条件下很容易出现载体烧融或者开裂等失效；因此对发动机控制系统和载体质量均有较高的要求；但不幸的是我国在现代发动机电控技术和柴油机高压共轨技术上基本上是空白，核心技术都是掌握在德国Bosch等几家国外零部件企业手中；在壁流式陶瓷载体方面国内企业虽然有产品，但是与国外企业相比仍有较大的性能差异，离商业化应用还有差距。总而言之，高昂的标定开发费用和硬件费用，也阻碍了该技术在国内的推广。而对于采用燃油添加剂的技术来说，由于其本身在再生过程中不能被烧掉，所以将一直堆积在过滤器内，和其他一些金属物质成为灰分不断减小过滤器的有效流通面积；由于我国目前大部分柴油机产品上使用的机油中灰分含量相对于国外都比较高，因此这个问题更突出一些，需要不定期的将这部分灰分去除掉以保证系统的重复利用；这时需要将过滤器拆下，采用高压空气反吹等方式除掉这部分灰分；对于陶瓷载体来讲，这个过程中容易产生载体开裂和封装衬垫失效等风险。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型柴油机后处理系统，能够适应国内大部分地区的燃油品质，降低对主动再生过程控制精度和载体性能要求，降低应用过程包括主动再生过程中过滤器载体开裂等系统失效风险。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：