[发明专利]一种分段式电加热主动再生均匀气流柴油机颗粒物捕集器

说明书

本发明公开了一种分段式电加热主动再生均匀气流柴油机颗粒物捕集器，包括：导流圆台总成、前锥形进气管、主体、后锥形排气管、电源、电子控制单元。排气流经过导流圆台总成得到均匀的气流进入三段式DPF，其中的颗粒物被DPF内部的多孔介质吸附，通过电子控制单元ECU控制锥形进气管内电热丝的加热功率，从而实现在恰当时机的DPF的再生。整体结构可以使排气流进入DPF更均匀，碳烟颗粒在DPF内部的沉积也更均匀，以及三段式的设计，防止DPF在再生的过程中因热应力集中而开裂，同时方便清洗，延长了DPF再生间隔里程，提高了DPF的使用寿命。

技术领域

本发明属于汽车环保技术领域，涉及一种柴油机颗粒物捕集器。

背景技术

柴油机颗粒物捕集器(Diesel Particulate Filter，DPF)具有交替封堵的多空介质结构，能够捕捉绝大部分的颗粒物质，当温度升高到一定程度时，吸附在多孔介质内部的颗粒物会在催化剂的作用下进行氧化反应而燃烧掉，生成对环境无害的二氧化碳和水，因此DPF可以连续不断地吸附尾气中的颗粒物而不会被颗粒物堵塞，这个氧化的过程又叫做DPF的再生。但是，沉积在DPF内部的除了颗粒物还有灰分，灰分不会氧化，因此会随着DPF的使用时间的增加而增加，因此，需要定期拆卸DPF清除其中的灰分以延长其使用寿命。

DPF内部碳烟沉积的均匀性对DPF的再生过程影响很大，如果碳烟沉积不均匀，碳烟沉积多的地方发热量大，碳烟沉积少的地方发热量小，不均匀的受热可能会使DPF局部产生裂痕，造成DPF损坏。而气流均匀性是影响碳烟沉积均匀性的重要因素，一般来讲，排气流越均匀，碳烟在多孔介质上的吸附沉积也会越均匀。另外，在径向上，碳烟的沉积普遍呈现两边多中间少的趋势。常见的DPF结构会使从排气管排出的气流流经DPF时在径向上会产生一个速度分布不均，这种不均匀会严重影响DPF的性能。

一般来讲，发动机的排气温度在大部分发动机工作时间内无法达到再生所需要的温度，因此需要额外的热源来加热，否则会使DPF的过滤效率降低。另一方面，不同载体材料的DPF在耐腐蚀性、耐热性能以及经济成本上会有较大的差异，采用同一种材料难以协调沿径向DPF因碳烟沉积不均匀而发热不均匀从而使DPF容易局部开裂的难题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的DPF中因气流分布不均匀、碳烟沉积不均匀而导致的局部热应力过大而使DPF局部断裂失效的问题，提供了一种分段式电加热主动再生均匀气流柴油机颗粒物捕集器。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种分段式电加热主动再生均匀气流柴油机颗粒物捕集器，包括：导流圆台总成、前锥形进气管、主体、后锥形排气管、电源、电子控制单元。所述主体固定在由前锥形进气管和后锥形排气管螺纹旋接形成的内部空间中，导流圆台总成固定在前锥形进气管内。所述导流圆台总成包括外置翅片、电热丝以及薄壁金属圆台，外置翅片沿薄壁金属圆台的大径端和小径端以度角沿圆周布置，电热丝紧密缠绕于薄壁金属圆台外侧大径端和小径端的外置翅片之间。所述前锥形进气管包括锥形进气管主体，锥形进气管主体的圆台形膨胀端靠近大径端处对称地布置有进气管温差螺纹座和进气管压差螺纹座，进气管温差螺纹座上安装温度传感器，进气管压差螺纹座上安装压力传感器。所述主体包括依次连接的第一碳化硅载体、前置硅酸铝纤维垫片、堇青石载体、后置硅酸铝纤维垫片、第二碳化硅载体。所述后锥形排气管包括锥形排气管主体，锥形排气管主体上固定排气管温差螺纹座和排气管压差螺纹座，管温差螺纹座上安装温度传感器，排气管压差螺纹座上安装压力传感器。锥形进气管主体上安装的温度传感器、压力传感器和锥形排气管主体上安装的温度传感器、压力传感器均与电子控制单元相连，将温度与压力的数据传入电子控制单元。电子控制单元与电源相连，控制电源的通断电以及电流的大小。电源为电子控制单元和电热丝供电。

进一步地，薄壁金属圆台的中轴线与前锥形进气管的中轴线完全重合，薄壁金属圆台小径端与前锥形进气管小径端的内径之比为0.577～0.707，薄壁金属圆台大径端与前锥形进气管大径端的内径之比为0.577～0.707。