一種DPF再生裝置，其特征在于：包括燃油噴射器和控制器，設(shè)置在包括至少一個(gè)顆粒物過濾器（DPF）的柴油機(jī)排氣處理系統(tǒng)中，所述燃油噴射器為泵端控制的電動(dòng)脈沖式噴射單元，由電磁驅(qū)動(dòng)的直線電動(dòng)泵、高壓輸送管和噴嘴組成，所述噴嘴為依靠壓力打開的自開式提升閥結(jié)構(gòu)，開啟壓力不低于0.8MPa，安裝在所述過濾器的上游排氣管上，所述控制器通過脈沖調(diào)制（PWM）的驅(qū)動(dòng)電信號(hào)控制所述噴射單元工作，使所述電動(dòng)泵產(chǎn)生脈沖燃油高壓壓力并依靠該壓力打開所述噴嘴，形成良好的燃油噴霧噴到排氣管內(nèi)。目的在于是提供一種噴射霧化性能好、控制精度高、結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、適用性強(qiáng)的發(fā)動(dòng)機(jī)顆粒物過濾器再生系統(tǒng)，以有效實(shí)現(xiàn)對發(fā)動(dòng)機(jī)顆粒物排放和HC排放的控制。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于內(nèi)燃機(jī)排放后處理
，具體涉及柴油發(fā)動(dòng)機(jī)及缸內(nèi)直噴汽油機(jī)的排氣顆粒物過濾收集器（DPF）的燃油噴射再生系統(tǒng)及其控制技術(shù)。
技術(shù)介紹
柴油發(fā)動(dòng)機(jī)以其高熱效率和低二氧化碳排放量而成為當(dāng)今世界最重要的原動(dòng)力裝置，廣泛應(yīng)用于道路及非道路車輛、工程機(jī)械、固定動(dòng)力設(shè)備等。缸內(nèi)直噴增壓汽油機(jī)也因?yàn)楸葌鹘y(tǒng)的汽油機(jī)高的熱效率和比功率，在車用發(fā)動(dòng)機(jī)中越來越普及。然而，柴油機(jī)和缸內(nèi)直噴汽油機(jī)燃燒伴隨產(chǎn)生能夠嚴(yán)重污染大氣環(huán)境危害生物健康的多種污染物質(zhì)，包括氮氧化物（NOx）、顆粒物（PM）、碳?xì)浠衔铮℉C）和一氧化碳（CO）等。隨著人類環(huán)境問題的日益突出，許多國家已經(jīng)立法限制各種動(dòng)力裝置產(chǎn)品的污染環(huán)境物質(zhì)的排放量，尤其對于車輛、工程機(jī)械、發(fā)電設(shè)備等的排放限值不斷加嚴(yán)。已知的解決柴油發(fā)動(dòng)機(jī)排放問題的主要手段是采用柴油機(jī)排氣后處理技術(shù)，包括在排氣管路中設(shè)置各種催化轉(zhuǎn)換器和捕集器，例如柴油廢氣氧化催化（DOC=DieselOxidizingCatalyst）裝置、顆粒物氧化（POC=ParticulateMatterOxidizingCatalyst）裝置、選擇性催化還原（SCR=SelectiveCatalystReduction）裝置、稀燃排氣NOx捕集（LNT=LeanNOxTrapping）裝置、柴油機(jī)顆粒物過濾器（DPF=DieselParticulateFilter），等等。這些手段同樣適用于缸內(nèi)直噴汽油機(jī)。上述發(fā)動(dòng)機(jī)排氣后處理技術(shù)中，SCR和DPF甚至LNT需要特別的輔助系統(tǒng)，SCR需要定量提供還原劑，例如定量向排氣管中噴射柴油排氣流體（DEF=DieselExaustFluid）即32.5%的尿素水溶液（添藍(lán)液=AddBlue）；而LNT和DPF需要間隔再生，即當(dāng)捕集到的NOx或者顆粒物快達(dá)到飽和或者許可最大值時(shí)，需要采取專門的措施無污染地清除捕集到的NOx或者顆粒物。否則，SCR就不會(huì)對NOx有任何還原作用，LNT在NOx吸儲(chǔ)飽和后也就無法降低NOx排放，DPF被捕集到的顆粒物堵塞會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)排氣背壓升高，使發(fā)動(dòng)機(jī)性能惡化。因此，這些輔助系統(tǒng)是必須而關(guān)鍵的。發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)顆粒物過濾捕集器DPF的再生技術(shù)從再生方式可分為被動(dòng)式再生和主動(dòng)式再生。被動(dòng)式再生是利用可能存在的發(fā)動(dòng)機(jī)的高速高負(fù)荷工況形成的排氣條件使捕集到的顆粒物燃燒，但因?yàn)橛脩羰褂冒l(fā)動(dòng)機(jī)的模式是不確定的，所以這種方式不能夠排除DPF堵塞故障，特別是對于車用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，這種工況出現(xiàn)的概率非常低，基本上難以有效再生DPF。主動(dòng)式再生是根據(jù)監(jiān)測的DPF工作狀態(tài)來隨時(shí)產(chǎn)生高于DPF顆粒物能夠起燃的溫度的排氣，對DPF進(jìn)行再生的專門系統(tǒng)。設(shè)計(jì)合理有效的主動(dòng)再生DPF系統(tǒng)，是DPF技術(shù)成功的關(guān)鍵。主動(dòng)DPF再生又有各種方式，包括發(fā)動(dòng)機(jī)的主燃料噴射系統(tǒng)采用后噴策略的缸內(nèi)噴射燃油提高排氣溫度的再生方式；在排氣管噴油燃燒加熱排氣的再生方式；在排氣管或DPF中使用電加熱或者微波加熱引燃捕集到的發(fā)動(dòng)機(jī)顆粒物的再生方式等。各種再生方式都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)。缸內(nèi)噴射燃油的DPF再生方式對主燃料噴射系統(tǒng)要求很高，只有高壓共軌并且能夠?qū)崿F(xiàn)快速多脈沖噴油的主燃料噴射系統(tǒng)才能夠?qū)崿F(xiàn)，并且對主噴油可能產(chǎn)生一定的影響，標(biāo)定需要和發(fā)動(dòng)機(jī)性能標(biāo)定一起進(jìn)行，標(biāo)定成本較高。另外在膨脹或者排氣沖程的噴油因?yàn)閲娚涞綒飧妆诿娑苋菀紫♂屒S箱機(jī)油，對發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)可靠性帶來威脅。電加熱或者微波加熱的再生方式需要消耗大量電能，必須增加發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)電機(jī)功率和蓄電池容量，另外可靠性或者成本也存在問題。使用外加排氣管燃油噴射的再生方式，需要增加一個(gè)燃油噴射裝置。但總體來看，排氣管燃油噴射的再生方式因?yàn)槠潇`活性、廣泛適應(yīng)性和較低的成本等優(yōu)點(diǎn)，是最多被采用的方法。安裝在在排氣管噴油的DPF再生方式，需要向排氣管道內(nèi)主動(dòng)噴射燃油，為了提高燃燒效率，以最少的燃油消耗獲得最高的DPF溫度達(dá)到再生DPF捕集的顆粒物的目的，噴射的燃料必須霧化良好以及有較高的噴射精度。然而，現(xiàn)有技術(shù)多數(shù)采用低壓的噴射技術(shù)。例如，美國專利（公開號(hào)：US2007/0033927）公開的技術(shù)方案借用了汽油進(jìn)氣口噴射系統(tǒng)的噴射基本原理和噴嘴結(jié)構(gòu)計(jì)量燃油，因?yàn)檫@種計(jì)量噴嘴不能夠承受排氣管的高溫環(huán)境，因此該方案另設(shè)計(jì)了一個(gè)可以安裝在排氣管上的壓力自開式噴射提升閥，將計(jì)量控制裝置遠(yuǎn)離排氣管設(shè)置，通過一根連接管將計(jì)量控制裝置和噴射提升閥連通。因?yàn)椴捎玫氖瞧瓦M(jìn)氣口噴射系統(tǒng)的低壓等壓計(jì)量系統(tǒng)，噴射壓力相對比較低，霧化較差，系統(tǒng)構(gòu)成部件較多，復(fù)雜而成本較高。中國專利200680027310.6（授權(quán)公告號(hào)CN101265824A）公開了一種較低成本的DPF再生燃油噴射裝置，采用開關(guān)型（ON-OFF）電磁閥控制計(jì)量再生燃油噴射，用主燃料噴射系統(tǒng)的低壓供油泵提供有壓力脈動(dòng)的燃油，通過一個(gè)壓力控制閥維持噴射壓力平均值在一定范圍內(nèi)，而噴嘴為壓力自開式，但因?yàn)閲娚鋲毫γ}動(dòng)而只能以顫動(dòng)的方式工作，噴射壓力時(shí)高時(shí)低，壓力在1-8bar范圍內(nèi)脈動(dòng)。這種計(jì)量方式難以獲得高精度，同樣霧化較差。如上述排氣管噴油的DPF再生系統(tǒng)，采用壓力自開式噴嘴安裝在排氣管上，由于排氣管溫度很高，噴嘴以及與噴嘴連接的燃油輸送管道需要承受相當(dāng)高的溫度，因此，對于噴射壓力低因而噴嘴開啟壓力只能設(shè)得更低的自開式噴嘴而言，密封性難以保證，在停止噴射期間，其內(nèi)部的殘留燃油長時(shí)間受高溫，可能產(chǎn)生燃油變質(zhì)形成積碳或沉積物等，會(huì)影響燃油噴嘴的正常工作。中國專利200810007980.2（授權(quán)公告號(hào)CN101265824A）公開了一種利用柴油機(jī)渦輪增壓器的壓氣機(jī)輸出的有壓力空氣吹洗噴嘴、管道的方法，但需要外設(shè)一個(gè)壓縮空氣收集以及存儲(chǔ)裝置，系統(tǒng)復(fù)雜，成本高。即使在有壓縮空氣來源的裝置上采用壓縮空氣實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能，例如在采用壓縮空氣制動(dòng)系統(tǒng)的商用汽車上，這種噴嘴清洗系統(tǒng)也較復(fù)雜，成本高。此外，實(shí)際柴油機(jī)排氣溫度一般小于500℃，特別是城市工況運(yùn)行的公交車及輕型商用車，器發(fā)動(dòng)機(jī)排氣溫度甚至基本總在250℃以下，因此再生燃油噴入排氣管后能否可靠燃燒，也是一個(gè)必須解決的問題，否則不僅不能夠再生DPF，反而可能增加HC排放。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)針對上述問題，之目的在于是提供一種噴射霧化性能好、控制精度高、結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、適用性強(qiáng)的發(fā)動(dòng)機(jī)顆粒物過濾器再生系統(tǒng)，以有效實(shí)現(xiàn)對發(fā)動(dòng)機(jī)顆粒物排放和HC排放的控制。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)采取以下技術(shù)方案，即，一種DPF再生裝置，其特征在于：包括燃油噴射器和控制器，設(shè)置在包括至少一個(gè)顆粒物過濾器（DPF）的柴油機(jī)排氣處理系統(tǒng)中，所述燃油噴射器為泵端控制的電動(dòng)脈沖式噴射單元，由電磁驅(qū)動(dòng)的直線電動(dòng)泵、高壓輸送管和噴嘴組成，所述噴嘴為依靠壓力打開的自開式提升閥結(jié)構(gòu)，開啟壓力不低于0.8MPa，安裝在所述過濾器的上游排氣管上，所述控制器通過脈沖調(diào)制（PWM）的驅(qū)動(dòng)電信號(hào)控制所述噴射單元工作，使所述電動(dòng)泵產(chǎn)生脈沖燃油高壓壓力并依靠該壓力打開所述噴嘴，形成良好的燃油噴霧噴到排氣管內(nèi)。本專利技術(shù)所述DPF再生裝置，泵端控制的電動(dòng)脈沖式噴射單元能夠產(chǎn)生高于1MPa的脈沖壓力，噴嘴本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種DPF再生裝置，其特征在于：包括燃油噴射器和控制器，設(shè)置在包括至少一個(gè)顆粒物過濾器（DPF）的柴油機(jī)排氣處理系統(tǒng)中，所述燃油噴射器為泵端控制的電動(dòng)脈沖式噴射單元，由電磁驅(qū)動(dòng)的直線電動(dòng)泵、高壓油管和噴嘴組成，所述噴嘴為依靠壓力打開的自開式提升閥結(jié)構(gòu)，開啟壓力不低于0.8MPa，安裝在所述過濾器的上游排氣管上，所述控制器通過脈沖調(diào)制（PWM）的驅(qū)動(dòng)電信號(hào)控制所述噴射單元工作，使所述電動(dòng)泵產(chǎn)生脈沖燃油高壓壓力并依靠該壓力打開所述噴嘴，形成良好的燃油噴霧噴到排氣管內(nèi)。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種DPF再生裝置，其特征在于：包括燃油噴射器和控制器，設(shè)置在包括至少一個(gè)顆粒物過濾器（DPF）的柴油機(jī)排氣處理系統(tǒng)中，所述燃油噴射器為泵端控制的電動(dòng)脈沖式噴射單元，由電磁驅(qū)動(dòng)的直線電動(dòng)泵、高壓油管和噴嘴組成，所述噴嘴為依靠壓力打開的自開式提升閥結(jié)構(gòu)，開啟壓力不低于0.8MPa，安裝在所述過濾器的上游排氣管上，所述控制器通過脈沖調(diào)制（PWM）的驅(qū)動(dòng)電信號(hào)控制所述噴射單元工作，使所述電動(dòng)泵產(chǎn)生脈沖燃油高壓壓力并依靠該壓力打開所述噴嘴，形成良好的燃油噴霧噴到排氣管內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的DPF再生裝置，其特征在于：包括一個(gè)柴油排氣氧化催化器（DOC），設(shè)置在所述噴嘴和所述過濾器之間，所述噴嘴噴射形成的燃油噴霧在排氣管中形成混合氣后首先進(jìn)入所述柴油排氣氧化催化器，在其中燃燒使排氣溫度上升，高溫排氣進(jìn)入所述過濾器。
3.如權(quán)利要求1或2所述的DPF再生裝置，其特征在于：包括一個(gè)點(diǎn)火火花塞，由所述控制器控制產(chǎn)生點(diǎn)火火花，所述火花塞位于所述燃油噴嘴噴出噴霧方向的下游，以致于噴霧或者噴霧所產(chǎn)生的燃油蒸汽可以到達(dá)火花塞間隙處。
4.如權(quán)利要求1或2所述的DPF再生裝置，其特征在于：包括一個(gè)點(diǎn)火電熱塞，由所述控制器控制電熱塞通電，所述電熱塞位于所述燃油噴嘴噴出噴霧方向的下游，以致于噴霧或者噴霧所產(chǎn)生的燃油蒸汽可以到達(dá)電熱塞處。
5.如權(quán)利要求1至4之一項(xiàng)所述的DPF再生裝置，其特征在于：包括一個(gè)或者多個(gè)排氣溫度傳感器，安裝在所述柴油機(jī)排氣處理系統(tǒng)的各個(gè)位置，包括所述燃油噴嘴的上游，或者所述柴油排氣氧化催化器的上游，或者所述過濾器的上游以及所述過濾器的下游。
6.如權(quán)利要求5所述的DPF再生裝置，其特征在于：包括一個(gè)排氣背壓傳感器或者一個(gè)壓差傳感器，所述排氣背壓傳感器安裝在所述過濾器的上游排氣管上，所述壓差傳感...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：郗大光，楊延相，張平，樂起獎(jiǎng)，
申請(專利權(quán))人：浙江福愛電子有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：浙江;33
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