逆向噴氣-催化再生微粒捕集器的研究

于發加

（青島港灣職業技術學院，山東 青島 266404）

逆向噴氣-催化再生微粒捕集器的研究

于發加

（青島港灣職業技術學院，山東 青島 266404）

通過研究逆向噴氣、催化再生方法和捕集器結合的相關技術，研制出一套逆向噴氣-催化再生的DPF，通過該捕集器中兩種再生方法的自由轉換，以達到對微粒（PM）的高效凈化。

逆向噴射；催化再生；微粒捕集器

10.16638 /j.cnki.1671-7988.2016.10.078

CLC NO.: U462.1 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2016)10-232-02

引言

為了有效減少尾氣PM的數量，各國政府和研究機構一直在尋找有效的DPF再生方式，但這些方式都存在自身不足。如何有效控制捕集器再生過程，提高再生效果是目前亟待解決的問題。為了解決以上問題，提出將兩種再生方式結合。主要研究捕集器逆向噴氣再生和催化再生方式結合的相關技術，研制出一套逆向噴氣-催化再生的DPF，通過該捕集器中兩種再生方法的自由轉換，以達到對微粒（PM）的高效凈化，并通過試驗驗證該方法切實可行。

1、現有再生方法

1.1 電加熱再生

該方式主要是借助捕集器濾芯材料的導電特點，從而有效的把熱量通過中間導體的方式傳遞給微粒（PM），從而使顆粒的溫度升高。

1.2 微波加熱再生

其再生是電磁波憑借濾芯材料，使材料中的分子發生振動，形成熱量。由于再生過程中微粒受熱明顯高于濾芯材料，從而使濾芯中的顆粒溫度逐漸升高，然后自燃。

1.3 連續再生

連續再生的工作原理與其它再生方式相比一般比較簡單，通常情況是在過濾體的附近位置安裝一個具有氧化功能的氧化催化器。使排氣中PM和Pt在催化器中發生反應，生成一些對環境無危害的物質。

1.4 振動再生

振動再生方式的原理是將濾袋式捕集器的一端固定起來，然后人為的控制一些機械裝置，對其進行振動、拍打或搖擺，使濾袋發生變形，從而使沉積的尾氣微粒從濾袋中脫落，實現再生。

1.5 催化再生

催化再生主要是采用銅、鉛、錳、鉑、鈀等貴金屬化合物作為催化劑，來減小柴油機排氣PM的自燃溫度，其柴油機尾氣溫度一般在400℃范圍內浮動是開始氧化。

1.6 逆向噴氣再生

該方式是依據反吹氣流的沖擊力，使粘附在濾體表面的顆粒被迫脫落，脫落的顆粒被反吹氣流帶進單獨的燃燒室燃燒，該裝置的燃燒室是和過濾體分開的，同時對于吹落的PM。

2、逆向噴氣-催化再生微粒捕集器的結構

目前，由于單一的再生方式存在難以突破的局限性，因此無法滿足市場需求，下面我們將逆向噴氣再生系統與催化再生系統巧妙的結合起來，即發動機工作時采用逆向噴氣再生，發動機停止工作時采用催化再生，在該裝置工作時，ECU借助傳感器測得到的數據，來判定發送機是否工作，該裝置結構簡單，容易滿足實現。該結構如圖1所示。

捕集器主要由兩個常見的再生裝置”構成。其具體部件分為：柴油車發動機、發動機轉速傳感器、ECU、過濾體、燃燒室、電磁閥、壓力開關、蝶閥、儲氣罐、捕集器催化再生裝置組成。

捕集器各部分功能：發動機轉速傳感器：測量發動機轉速，ECU：控制整個裝置的運行，過濾體：捕集、過濾排氣微粒，燃燒室：燃燒再生后捕集的微粒，電磁閥：控制裝置中所有的閥門，蝶閥[15]：防止壓縮空氣的反向流動，儲氣罐：儲存壓縮空氣，壓力開關：控制壓力的大小。

在這里我們以捷達SDI車型為例，簡單介紹一下發動機轉速傳感器。它一般都是由感應線圈和永久磁鐵組成，線圈電阻約為800～1000Ω。其中的附加開關信號，可實現發動機轉速的測量及報警，其一般適用與汽車、船舶、機車、工程機械和發電機組等。

3、逆向噴氣-催化再生微粒捕集器的工作機理

從駕駛員開始啟動車用柴油車時刻，轉速隨發動機工況開始變化，在整個過程中，控制單元通過具體的傳感信號，來判斷車輛的工作狀態，且整個捕集器再生裝置中由“電磁閥”的通、斷電控制所有閥門的開和閉。

如圖1所示當測得發動機轉速大于0r/min，此時由ECU來判斷其是否處于工作狀態，電磁閥將根據通、斷電情況，開啟或關閉蝶閥使尾氣經捕集器過濾之后排出。如果捕集器捕集的尾氣PM達到一定數量時，需要對其進行清理。逆向再生時，電磁閥將分別打開了蝶閥4，關閉了蝶閥3，過濾體和排氣管將無法形成通路，此時尾氣可通過裝置中的旁通管道排出；關閉蝶閥2，切斷過濾體后端與大氣的通道，同時打開蝶閥1，此時儲氣罐和過濾體之間形成通路，儲氣罐中的壓縮氣體將逆向沖擊過濾體，在壓縮氣流的逆向高速噴射作用下，使粘附在過濾體表面的微粒脫落，并收集在相應的裝置里，集中處理。

如果儀表板上顯示發動機轉速為0時，電磁閥只打開蝶閥6，將對柴油車進行催化再生，該結構操作簡單方便，且易于實現。

（1）當DPF裝置在采用逆向噴氣再生裝置時，可以不用考慮逆向噴氣再生對過濾體類型的要求，且效率高；

（2）可有效延長捕集器的使用壽命；

（3）對動力性、燃油經濟性影響較小，且對燃油品質要就不高。

4、總結

捕集器（DPF）的形式非常多、其工作原理多種多樣，然而控制廢氣有害物質的效果不盡相同，再 此基礎上研制了一套有關DPF逆向噴氣-催化的再生裝置，從多方面完善了捕集器裝置，根據該裝置的再生控制策略和工作原理，設計出的捕集器裝置，能更大程度的滿足市場需求以及尾氣PM的高效凈化。

[1] 王丹.柴油機微粒捕集器及其再生技術研究[D].吉林大學,2013.

[2] 王建強,王遠等.柴油機顆粒物控制技術研究進展[J].現代化工, 2012.

[3] 董素榮,宋崇林,張國彬.柴油機缸內微粒粒數粒徑分布規律的研究[J].內燃機報,2008.

[4] 李新,資新運,姚廣濤.柴油機排氣微粒捕集器燃燒器再生技術研究[J].內燃機學報,2009.

[5] 姜大海,郭猛超,資新運.柴油機微粒捕集器逆向噴氣再生試驗研究[J].車用發動機,2008.

[6] 魏雄武.柴油機微粒捕集器再生技術研究.碩士學位論文.武漢理工大學,2006.

Study On The Catalytic Regeneration Of Particulate Trap With Reverse Jet

Yu Fajia
( Qingdao harbor vocational and technical college, Shandong Qingdao 266404 )

through study of reverse jet, the methods of catalytic regeneration and harvesting device combined with related technology developed a reverse jet - catalytic regeneration of DPF, through the trap free conversion device in two regeneration methods, in order to achieve the high efficient purification of particulate matter (PM).

reverse jet; catalytic regeneration; particulate trap

U462.1

A

1671-7988(2016)10-232-02

于發加（1979-），男，青島港灣職業技術學院，汽車維修高級技師，就職于青島港灣職業技術學院，實訓中心研究方向：內燃機維修技術。