[发明专利]一种优化热管理的DPF再生系统及控制方法

说明书

本发明公开了一种优化热管理的DPF再生系统及控制方法，涉及柴油机排气后处理技术领域，DPF系统、NTP系统和温度控制系统均与控制系统相连，控制系统依据工况信息对各系统的工作状态进行调节；在柴油机停机时打开NTP阀门，将NTP喷射至DPF中，活性物质氧化DPF中的PM，达到再生DPF的目的；柴油机运行过程中，通过控制系统对温度控制系统的控制对DPF系统进行冷却，适当降低DPF的温度；停机再生DPF时，热介质作为热源，使得再生过程平稳进行。通过利用温度控制系统，在柴油机停机再生过程中可将DPF的温度维持在适宜的温度范围，以达到平稳高效地再生DPF的目的；在柴油机运行过程中，利用温度控制系统对DPF进行降温，降低排气温度对DPF的高温冲击，延长DPF的使用寿命。

技术领域

本发明涉及柴油机排气后处理技术领域，具体地，涉及到一种优化热管理的DPF再生系统及控制方法。

背景技术

柴油机产生的颗粒物(Particulate Matter，PM)会对大气环境及人体健康造成极大的危害。柴油机颗粒捕集器(Diesel Particulate Filter，DPF)作为降低PM排放的最有效手段之一，成为柴油机后处理系统的重要组成部分。DPF对PM的整体捕集效率可达90％左右，但随着柴油机运行时间的增加，DPF中捕集到的PM逐渐增多，排气背压增高，严重时影响柴油机的性能，因此需要及时氧化去除DPF内颗粒物，即适时对DPF进行再生。

低温等离子体(Non-thermal Plasma，NTP)技术是一种应用于柴油机排气后处理系统的新兴技术。气源经NTP发生器放电激发可以产生富含多种活性物质的NTP，活性物质具有极强的化学活性，能够在远低于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。当DPF初始温度在80℃左右时，NTP再生DPF技术中的PM氧化速率较高。而柴油机的排气温度通常高于300℃，在这种高温环境下NTP中的主要活性物质O₃会大量分解，导致再生效率低下。因此，维持适宜的再生初始温度是NTP再生DPF技术的关键之一。

发明内容

为了延长DPF的使用寿命及高效地再生DPF，本发明通过控制系统依据工况信息对各系统的工作状态进行调节，设置阀门及传感器，并通过利用温度控制系统，在柴油机停机再生过程中可将DPF的温度维持在适宜的温度范围，以达到平稳、高效地再生DPF的目的；在柴油机运行过程中，利用温度控制系统对DPF进行降温，降低排气温度对DPF的高温冲击，延长DPF的使用寿命。

为实现上述目标，本发明是通过如下技术方案得以实现的：

一种优化热管理的DPF再生系统，包括DPF系统、NTP系统、温度控制系统和控制系统，所述DPF系统包括主排气管、柴油机颗粒捕集器和压力阀门；所述DPF系统为NTP再生DPF提供反应场所；所述NTP系统安装在柴油机颗粒捕集器的上游，为柴油机颗粒捕集器的再生提供活性气体；所述温度控制系统使柴油机颗粒捕集器的温度维持在适宜的温度范围内；所述控制系统通过控制阀门的开闭从而控制NTP再生。

进一步的，所述温度控制系统包括保温箱、散热器、水泵、水箱和节温器阀；所述水箱内的热介质经过管道由水泵泵出，经水泵泵出流经散热器后通过管道流入保温箱后通过节温器阀的开闭回到水箱；所述柴油机颗粒捕集器设置在保温箱内。

进一步的，所述控制系统包括第一阀门、NTP阀门、控制模块、压差传感器和温度传感器；所述控制模块通过接收到的压力信号和温度信号控制第一阀门、NTP阀门的开闭。

进一步的，所述NTP阀门设置在NTP系统上，通过控制NTP阀门的开闭从而实现活性气体进入柴油机颗粒捕集器的量。