逆向喷气-催化再生微粒捕集器的研究

于发加

（青岛港湾职业技术学院，山东 青岛 266404）

逆向喷气-催化再生微粒捕集器的研究

于发加

（青岛港湾职业技术学院，山东 青岛 266404）

通过研究逆向喷气、催化再生方法和捕集器结合的相关技术，研制出一套逆向喷气-催化再生的DPF，通过该捕集器中两种再生方法的自由转换，以达到对微粒（PM）的高效净化。

逆向喷射；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

为了有效减少尾气PM的数量，各国政府和研究机构一直在寻找有效的DPF再生方式，但这些方式都存在自身不足。如何有效控制捕集器再生过程，提高再生效果是目前亟待解决的问题。为了解决以上问题，提出将两种再生方式结合。主要研究捕集器逆向喷气再生和催化再生方式结合的相关技术，研制出一套逆向喷气-催化再生的DPF，通过该捕集器中两种再生方法的自由转换，以达到对微粒（PM）的高效净化，并通过试验验证该方法切实可行。

1、现有再生方法

1.1 电加热再生

该方式主要是借助捕集器滤芯材料的导电特点，从而有效的把热量通过中间导体的方式传递给微粒（PM），从而使颗粒的温度升高。

1.2 微波加热再生

其再生是电磁波凭借滤芯材料，使材料中的分子发生振动，形成热量。由于再生过程中微粒受热明显高于滤芯材料，从而使滤芯中的颗粒温度逐渐升高，然后自燃。

1.3 连续再生

连续再生的工作原理与其它再生方式相比一般比较简单，通常情况是在过滤体的附近位置安装一个具有氧化功能的氧化催化器。使排气中PM和Pt在催化器中发生反应，生成一些对环境无危害的物质。

1.4 振动再生

振动再生方式的原理是将滤袋式捕集器的一端固定起来，然后人为的控制一些机械装置，对其进行振动、拍打或摇摆，使滤袋发生变形，从而使沉积的尾气微粒从滤袋中脱落，实现再生。

1.5 催化再生

催化再生主要是采用铜、铅、锰、铂、钯等贵金属化合物作为催化剂，来减小柴油机排气PM的自燃温度，其柴油机尾气温度一般在400℃范围内浮动是开始氧化。

1.6 逆向喷气再生

该方式是依据反吹气流的冲击力，使粘附在滤体表面的颗粒被迫脱落，脱落的颗粒被反吹气流带进单独的燃烧室燃烧，该装置的燃烧室是和过滤体分开的，同时对于吹落的PM。

2、逆向喷气-催化再生微粒捕集器的结构

目前，由于单一的再生方式存在难以突破的局限性，因此无法满足市场需求，下面我们将逆向喷气再生系统与催化再生系统巧妙的结合起来，即发动机工作时采用逆向喷气再生，发动机停止工作时采用催化再生，在该装置工作时，ECU借助传感器测得到的数据，来判定发送机是否工作，该装置结构简单，容易满足实现。该结构如图1所示。

捕集器主要由两个常见的再生装置”构成。其具体部件分为：柴油车发动机、发动机转速传感器、ECU、过滤体、燃烧室、电磁阀、压力开关、蝶阀、储气罐、捕集器催化再生装置组成。

捕集器各部分功能：发动机转速传感器：测量发动机转速，ECU：控制整个装置的运行，过滤体：捕集、过滤排气微粒，燃烧室：燃烧再生后捕集的微粒，电磁阀：控制装置中所有的阀门，蝶阀[15]：防止压缩空气的反向流动，储气罐：储存压缩空气，压力开关：控制压力的大小。

在这里我们以捷达SDI车型为例，简单介绍一下发动机转速传感器。它一般都是由感应线圈和永久磁铁组成，线圈电阻约为800～1000Ω。其中的附加开关信号，可实现发动机转速的测量及报警，其一般适用与汽车、船舶、机车、工程机械和发电机组等。

3、逆向喷气-催化再生微粒捕集器的工作机理

从驾驶员开始启动车用柴油车时刻，转速随发动机工况开始变化，在整个过程中，控制单元通过具体的传感信号，来判断车辆的工作状态，且整个捕集器再生装置中由“电磁阀”的通、断电控制所有阀门的开和闭。

如图1所示当测得发动机转速大于0r/min，此时由ECU来判断其是否处于工作状态，电磁阀将根据通、断电情况，开启或关闭蝶阀使尾气经捕集器过滤之后排出。如果捕集器捕集的尾气PM达到一定数量时，需要对其进行清理。逆向再生时，电磁阀将分别打开了蝶阀4，关闭了蝶阀3，过滤体和排气管将无法形成通路，此时尾气可通过装置中的旁通管道排出；关闭蝶阀2，切断过滤体后端与大气的通道，同时打开蝶阀1，此时储气罐和过滤体之间形成通路，储气罐中的压缩气体将逆向冲击过滤体，在压缩气流的逆向高速喷射作用下，使粘附在过滤体表面的微粒脱落，并收集在相应的装置里，集中处理。

如果仪表板上显示发动机转速为0时，电磁阀只打开蝶阀6，将对柴油车进行催化再生，该结构操作简单方便，且易于实现。

（1）当DPF装置在采用逆向喷气再生装置时，可以不用考虑逆向喷气再生对过滤体类型的要求，且效率高；

（2）可有效延长捕集器的使用寿命；

（3）对动力性、燃油经济性影响较小，且对燃油品质要就不高。

4、总结

捕集器（DPF）的形式非常多、其工作原理多种多样，然而控制废气有害物质的效果不尽相同，再 此基础上研制了一套有关DPF逆向喷气-催化的再生装置，从多方面完善了捕集器装置，根据该装置的再生控制策略和工作原理，设计出的捕集器装置，能更大程度的满足市场需求以及尾气PM的高效净化。

[1] 王丹.柴油机微粒捕集器及其再生技术研究[D].吉林大学,2013.

[2] 王建强,王远等.柴油机颗粒物控制技术研究进展[J].现代化工, 2012.

[3] 董素荣,宋崇林,张国彬.柴油机缸内微粒粒数粒径分布规律的研究[J].内燃机报,2008.

[4] 李新,资新运,姚广涛.柴油机排气微粒捕集器燃烧器再生技术研究[J].内燃机学报,2009.

[5] 姜大海,郭猛超,资新运.柴油机微粒捕集器逆向喷气再生试验研究[J].车用发动机,2008.

[6] 魏雄武.柴油机微粒捕集器再生技术研究.硕士学位论文.武汉理工大学,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

于发加（1979-），男，青岛港湾职业技术学院，汽车维修高级技师，就职于青岛港湾职业技术学院，实训中心研究方向：内燃机维修技术。