[发明专利]一种发动机排放控制系统及控制方法

说明书

技术领域

本发明属于柴油机后处理领域，更具体地，涉及一种柴油机颗粒捕集器（DPF）的再生方法。

背景技术

在此提供的背景技术的描述意在概括展现本公开内容的全貌。当前所称发明人的工作以及本说明书中在提交之时可能并不被认为是现有技术的各方面，既不被明确视为也不不被暗示为破坏本公开内容的现有技术。

与汽油机相比，柴油机具有结构紧凑、热效率高等优点，在车用动力领域的应用范围不断扩大。柴油机有害排放污染物控制的重点是颗粒物（Particulate Matters, PM）和氮氧化物（Nitrogen Oxides， NOx）。近年来，机动车污染物排放法规不断严格，传统的机内净化技术难以满足其要求，必须加装后处理技术。目前普遍采用柴油机颗粒捕集器（Diesel Particulate Filter, DPF）将柴油机排气中的PM滤除。使用一段时间后，DPF上积累的PM不断增多，会造成柴油机排气背压增大、油耗增加、柴油机性能下降等后果，需要采用一种称为“再生”的方法将DPF上的PM除去。

再生方式分为主动再生和被动再生。主动再生是通过外部注入能量提高DPF的温度，使得DPF上沉积的PM通过燃烧脱除，常见的有电加热再生、微波再生，喷油燃烧再生；被动再生是指调整发动机的运行参数，提高柴油机排气温度，实现DPF的再生，常见的包括使用燃油添加剂、加装催化剂等方式降低再生启动温度从而实现DPF再生。当DPF中PM积累过多时，主动再生过程中PM燃烧会产生大量热量，容易造成DPF局部温度过高而烧毁，引发DPF破坏失效。加装催化剂的被动式连续再生，虽然降低了PM的氧化温度，但是催化剂活性温度窗口较窄，且催化剂对硫元素较敏感、易发生硫中毒，对燃油品质要求较高。中国专利CN 101283169在装备第1连续再生式DPF柴油机的排气通道中设置旁通通道、设置小容量的第2连续再生式DPF。当排气温度较低时，利用“预混合压缩自点燃燃烧方式（Homogeneous Charge Compression Ignition，HCCI）”的燃烧方式降低PM排放，利用第2连续再生式DPF去除PM。由于第2连续再生式DPF里排气口较近且容积小，因此温度可以较快的达到催化剂活性范围，加之此时生成PM量较少，故可以取得较好的控制效果。但该方法对燃油喷射规律的精确控制要求较高，增加了后处理系统的复杂性。

低温等离子体技术(Non-thermal Plasma，NTP) 是一种新型的工业去污手段，其产生的多种中间态高能粒子可使常规状况下很难实现的化学反应得以启动。目前已有的利用NTP降低柴油机排放污染物技术主要是将NTP发生器直接串联于柴油机排气通道，对各种排放污染物进行处理。但由于NTP发生器工作环境恶劣，颗粒物沉积容易造成放电不稳定、阻塞失效等问题。文献《温度对NTP喷射系统处理柴油机模拟排气的影响》（文章编号：1000-0925（2011）04-0007-05）提出了用NTP喷射技术处理柴油机模拟排气的影响，主要考察了模拟排气中NOx，CO、CO₂、HC的浓度变化关系。但该应用并未对排气中的PM提供去除方法。文献《低温等离子体喷射系统降低排放及再生DPF的试验研究》（文章编号：1001-2222（2010）03-0079-04）提出了用低温等离子体在柴油机运转过程中在线再生DPF的方法。但由于柴油机运转过程中工况变化复杂，NTP喷射系统在线连续再生时，NTP流量和柴油机排气流量相比较小，大部分的活性物质被排气管中的废气消耗，无法集中作用于DPF上的PM。

发明内容

本发明解决的技术问题是利用柴油机排气余热和选择性的电加热使DPF达到再生温度，利用NTP实现了柴油机DPF的低温再生，从而避免喷油燃烧再生可能引起的DPF烧损或连续再生存在的催化剂中毒等弊端。