CN113586204A - 一种用于重型柴油特种车辆的自清洁尾气净化*** - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于重型柴油特种车辆的自清洁尾气净化***，属于尾气净化技术领域；所述用于重型柴油特种车辆的自清洁尾气净化***包括DOC+CDPF尾气净化装置、气道管路、静电吸附颗粒捕集器、在线监控及控制***，通过气道管路与静电吸附颗粒捕集器相连接，气道管路改变沿静电吸附颗粒捕集器进入到DOC+CDPF尾气净化装置内的气体流向；本发明利用尾气本身热能对DOC载体和CDPF载体进行加热和保温，减少载体散热并降低因工况波动带来的温度波动，以此延长再生温度的时间窗口，促进DOC+CDPF***持续被动再生，保证***运行背压保持稳定，解决了重型柴油特种车辆上加装CDPF再生难、维护难的问题，提高了***使用效率，降低了***使用与维护的要求及成本。

Description

一种用于重型柴油特种车辆的自清洁尾气净化***
技术领域
本发明涉及一种用于重型柴油特种车辆的自清洁尾气净化***，属于尾气净化技术领域。
背景技术
机动车尾气排放是我国大气污染的重要来源，根据生态环境部发布的《2019年***源环境管理年报》，仅占我国汽车保有量9.1% 的柴油车所排放的NOx和PM分别占汽车排放总量的71.2% 和99% 以上。其中，重型柴油货车虽然仅占汽车保有量的3.0%，但其NOx和PM排放量分别占汽车排放总量的49.3% 和66.3%。因此，控制重型柴油车NOx和PM排放是机动车污染防治工作的重点。面对环境污染，日趋苛刻的排放法规不断推动内燃机向零排放迈进。我国柴油车自国Ⅳ标准实施以来，后处理技术已经成为柴油车尾气污染控制的必备技术，而国Ⅵ阶段更严苛的标准要求，对柴油车污染物排放控制带来巨大挑战，需要将多种后处理技术进行耦合，并且需要将后处理***与发动机***进行融合。
除柴油车新车外，我国在用柴油车也需要有针对性地开展污染治理，主要涉及开发高效的在用柴油车污染控制技术和排放在线监管技术，以实现柴油车主要污染物NOx和PM的高效减排以及有效甄别***失效、人为篡改、卸除后处理***等现象及违法行为。此外，重型柴油特种车辆的尾气排放具有原排差、排温低的特点，同时由于重型特种车辆主要在野外进行作业，工况波动大，振动剧烈，且不具备频繁对尾气后处理装置进行维护的条件。因此，随着排放法规的日趋严格，重型柴油车尤其是重型柴油特种车辆的降排技术，以及关键的实时在线智能监管技术却成为在用车排放治理改造的短板，亟待推进规模化应用。
重型柴油特种车辆受其恶劣的工作条件和运行工况影响，加装DOC+CDPF被动再生的尾气净化装置后，DPF存在易堵塞、难再生的问题，需频繁进行设备维护，过程繁琐且费用高昂。而采用主动再生方案的尾气净化***，则由于频繁启动主动再生，存在安全风险。同时，受重型特种车辆运行特点影响，在主动再生过程中易形成局部高温和极大的温度梯度，当剧烈震动与颠簸时，易导致载体破损，造成设备损坏。因此，采用传统尾气净化***对重型柴油特种车辆进行尾气净化时，存在使用效率低、稳定性差、易损坏、维护繁琐且成本高昂等问题。
发明内容
为了克服背景技术中存在的问题，本发明利用尾气本身热能对DOC载体和CDPF载体进行加热和保温，减少载体散热并降低因工况波动带来的温度波动，以此延长再生温度的时间窗口，促进DOC+CDPF***持续被动再生，保证***运行背压保持稳定，解决了重型柴油特种车辆上加装CDPF再生难、维护难的问题，提高了***使用效率、可靠性及安全性，降低了***使用与维护的要求及成本。
为了克服背景技术中存在的问题，为解决上述问题，本发明通过如下技术方案实现：
所述用于重型柴油特种车辆的自清洁尾气净化***包括DOC +CDPF尾气净化装置、气道管路、静电吸附颗粒捕集器、在线监控及控制***，所述DOC +CDPF尾气净化装置通过气道管路与静电吸附颗粒捕集器相连接，气道管路可改变沿静电吸附颗粒捕集器进入到DOC +CDPF尾气净化装置内的气体流向。
优选地，所述DOC +CDPF尾气净化装置包括保温壳体、DOC、CDPF、DOC+CDPF组件筒体，所述DOC+CDPF组件筒体内部安装有DOC和CDPF，DOC+CDPF组件筒体***设置有对DOC+CDPF组件筒体进行包裹的保温壳体。
优选地，所述保温壳体包括外锥端盖、内锥端盖、加热保温腔外筒体、加热保温腔隔板、加热保温腔内筒体、回流导流端盖，所述内锥端盖安装于DOC+CDPF组件筒体前侧，外锥端盖设置于内锥端盖前侧，并对内锥端盖进行包裹，外锥端盖上连接有对DOC+CDPF组件筒体侧面进行包裹的加热保温腔外筒体，加热保温腔外筒体上连接有对DOC+CDPF组件筒体后侧进行包裹的回流导流端盖，加热保温腔内筒体和加热保温腔外筒体之间设置有加热保温腔隔板。
优选地，所述回流导流端盖内壁面是基于半球面和半圆环面构成的导流曲面，用于引导 DOC +CDPF尾气净化装置内部气流在正向或反向流动时减少背压，且使得***切换气流方向时减小背压波动。
优选地，所述DOC和DOC+CDPF组件筒体之间设置有DOC耐热减震衬垫，CDPF和DOC+CDPF组件筒体之间设置有CDPF耐热减震衬垫。
优选地，所述保温壳体和DOC+CDPF组件筒体之间设置有便于轴向转动的第一石墨盘根环，以及第二石墨盘根环。
优选地，所述静电吸附颗粒捕集器包括静电吸附颗粒捕集器壳体、静电吸附颗粒捕集器负极吸附端、静电吸附颗粒捕集器正极放电端，所述静电吸附颗粒捕集器壳体内部设置有静电吸附颗粒捕集器正极放电端，静电吸附颗粒捕集器壳体内还设置有对静电吸附颗粒捕集器正极放电端进行包裹的静电吸附颗粒捕集器负极吸附端。
优选地，所述气道管路包括第一气路管道、第二气路管道、第三气路管道、第四气路管道、气路管道、DPF组件、第一电动蝶阀、第二电动蝶阀、第三电动蝶阀、第四电动蝶阀，所述第二气路管道安装于内锥端盖上，第二气路管道上安装有DPF组件和第三电动蝶阀，第三电动蝶阀和内锥端盖之间的第二气路管道上安装有与静电吸附颗粒捕集器相连接的第一气路管道，第一气路管道上安装有第一电动蝶阀，第三气路管道安装于外锥端盖上，第三气路管道与第四气路管道、气路管道相连通，第四气路管道上安装第四电动蝶阀，且第四气路管道与第二气路管道相连通，气路管道连接至静电吸附颗粒捕集器与第一电动蝶阀之间的第一气路管道上，且气路管道上安装有第二电动蝶阀。
优选地，所述在线监控及控制***包括第一温度传感器、第一压力传感器、车载显示终端、***控制组件、第五压力传感器、第五温度传感器、第三压力传感器、第四温度传感器、第三温度传感器、第二温度传感器、第二压力传感器、第四压力传感器，所述第一温度传感器和第一压力传感器安装于静电吸附颗粒捕集器的进气口，第五温度传感器和第五压力传感器安装于第四气路管道上的出气口，第三温度传感器安装于回流导流端盖并正对CDPF端面中心，第二温度传感器安装于第二气路管道上，第四温度传感器安装于第三气路管道，第二压力传感器安装于静电吸附颗粒捕集器的出气口位置，第三压力传感器安装于DPF组件和第三电动蝶阀之间的第二气路管道上，第四压力传感器安装于第三气路管道上，且第一温度传感器、第一压力传感器、第五压力传感器、第五温度传感器、第三压力传感器、第四温度传感器、第三温度传感器、第二温度传感器、第二压力传感器、第四压力传感器均连接至***控制组件上，***控制组件还连接有车载显示终端。
本发明的有益效果为：
本发明利用尾气本身热能对DOC载体和CDPF载体进行加热和保温，减少载体散热并降低因工况波动带来的温度波动，以此延长再生温度的时间窗口，促进DOC+CDPF***持续被动再生，保证***运行背压保持稳定，同时，通过静电吸附颗粒捕集器对尾气中颗粒物进行吸附储存和逐步释放，实现CDPF再生调控，避免CDPF在低温时因积累过量颗粒物而堵塞，在高温时因过量颗粒物剧烈再生而损坏，通过静电吸附颗粒捕集器与DOC +CDPF尾气净化装置相互辅助清洁，使***具备自清洁功能，避免了日常频繁、复杂、昂贵的设备再生维护，在线监控及控制***能够在及时检测及反馈，使各部件高效配合，适应不同模式，解决了重型柴油特种车辆上加装CDPF再生难、维护难的问题，提高了***使用效率、可靠性及安全性，降低了***使用与维护的要求及成本。
附图说明
图1是本发明总体示意图；
图2是本发明结构示意图；
图3是本发明正常运行时（包括对静电吸附颗粒捕集器进行清洁时）的气路示意图；
图4是本发明对DOC +CDPF尾气净化装置进行清洁时的气路示意图；
图5是本发明应急旁通时的气路示意图。
图中标号为：1-DOC +CDPF尾气净化装置、2-气路管道、3-静电吸附颗粒捕集器、4-在线监控及控制***、5-静电吸附颗粒捕集器壳体、6-装置进气口、7-第一第一温度传感器、8-第一压力传感器、9-静电吸附颗粒捕集器负极吸附端、10-静电吸附颗粒捕集器正极放电端、11-静电吸附颗粒捕集器控制线束、12-车载显示终端、13-车载显示终端传输线束、14-***控制组件、15-温度传感器线束、16-压力传感器线束、17-第五压力传感器、18-第五温度传感器、19-装置出气口、20-第四气路管道、21-DPF组件、22-第四电动蝶阀、23-第三压力传感器、24-第三电动蝶阀、25-第四温度传感器、26-第三气路管道、27-外锥端盖、28-内锥端盖、29-加热保温腔外筒体、30-加热保温腔隔板、31-加热保温腔内筒体、32-DOC+CDPF组件筒体、33-回流导流端盖、34-第三温度传感器、35-第一石墨盘根环、36-第二石墨盘根环、37-CDPF、38-CDFP耐热减震衬垫、39-DOC、40-DOC耐热减震衬垫、41-第二温度传感器、42-第二气路管道、43-第一电动蝶阀、44-第二电动蝶阀、45-第一气路管道、46-电动蝶阀控制线束、47-第二压力传感器、48-第四压力传感器。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的说明，以方便技术人员理解。
如图1-5所示，所述用于重型柴油特种车辆的自清洁尾气净化***包括DOC +CDPF尾气净化装置1、气道管路、静电吸附颗粒捕集器3、在线监控及控制***4，所述DOC +CDPF尾气净化装置1通过气道管路与静电吸附颗粒捕集器3相连接，气道管路可改变沿静电吸附颗粒捕集器3进入到DOC +CDPF尾气净化装置1内的气体流向。
其中，DOC39（氧化型催化器）在一定温度条件下，发生以下反应：
CO + 1/2 O2 → CO2
[HC] + O2 → CO2 +H2O
NO + 1/2 O2 → NO2
CDPF37（催化型壁流式颗粒捕集器）在一定温条件下，发生以下反应：
[C] + 2NO2 → 2NO+CO2
所述DOC +CDPF尾气净化装置1包括保温壳体、DOC39、CDPF37、DOC +CDPF组件筒体32，所述DOC +CDPF组件筒体32内部安装有DOC39和CDPF37，DOC +CDPF组件筒体32***设置有对DOC +CDPF组件筒体32进行包裹的保温壳体，所述DOC39和DOC +CDPF组件筒体32之间设置有DOC耐热减震衬垫40，CDPF37和DOC39和DOC +CDPF组件筒体32之间设置有CDPF37耐热减震衬垫，DOC39和DOC +CDPF组件筒体32，CDPF37采用200目非对称孔道碳化硅DPF，可以具有更好的耐高温性和可靠性。
所述保温壳体包括外锥端盖27、内锥端盖28、加热保温腔外筒体29、加热保温腔隔板30、加热保温腔内筒体31、回流导流端盖33，所述内锥端盖28安装于DOC +CDPF组件筒体32前侧，外锥端盖27设置于内锥端盖28前侧，并对内锥端盖28进行包裹，外锥端盖27上连接有对DOC +CDPF组件筒体32侧面进行包裹的加热保温腔外筒体29，加热保温腔外筒体29上连接有对DOC +CDPF组件筒体32后侧进行包裹的回流导流端盖33，加热保温腔内筒体31和加热保温腔外筒体29之间设置有加热保温腔隔板30。外锥端盖27、内锥端盖28、加热保温腔外筒体29、加热保温腔隔板30、加热保温腔内筒体31、回流导流端盖33形成的腔室，且腔室完全包围CDPF37和DOC39。DOC+CDPF组件21和加热保温腔形成的气流通道使得气流可以DOC39、CDPF37、加热保温腔的顺序（正向顺序）通过装置，也可以加热保温腔、CDPF37、DOC39的顺序（反向顺序）通过装置，使反吹方式的自清洁功能可以实施，如图2所示实施例，DOC +CDPF尾气净化装置1两个气流端口布置在一侧，便于气道管路布置，节省***整体布置空间。
所述回流导流端盖33内壁面是基于半球面和半圆环面构成的导流曲面，用于引导DOC +CDPF尾气净化装置1内部气流在正向或反向流动时减少背压，且使得***切换气流方向时减小背压波动。
所述保温壳体和DOC +CDPF组件筒体32之间设置有便于轴向转动的第一石墨盘根环35，第一石墨盘根环35横截面为圆形，以及第二石墨盘根环36，第二石墨盘根环36横截面为矩形。DOC +CDPF组件筒体32两端具有向外的圆弧翻边，加热保温腔内筒体31两端具有半圆截面环形凹槽，半圆截面环形凹槽嵌第一石墨盘根环35，第一石墨盘根环35与所述的DOC+CDPF组件筒体32两端圆弧翻边相贴合，使得DOC +CDPF组件筒体32可以轴向转动，第一石墨盘根环35契合于DOC+CDPF组件21和加热保温腔之间，使得DOC+CDPF组件21具有较好的轴向和径向减震保护效果，且具备轴向转动能力，能够在剧烈颠簸环境中得到进一步的保护效果。加热保温腔内筒体31的筒壁具有3个矩形截面环形凹槽，矩形截面环形凹槽内嵌第二石墨盘根环36，第二石墨盘根环36与所述的DOC +CDPF组件筒体32外壁面贴合，使墨盘根与筒壁具有较大的接触面。
所述静电吸附颗粒捕集器3包括静电吸附颗粒捕集器壳体5、静电吸附颗粒捕集器负极吸附端9、静电吸附颗粒捕集器正极放电端10，所述静电吸附颗粒捕集器壳体5内部设置有静电吸附颗粒捕集器正极放电端10，静电吸附颗粒捕集器壳体5内还设置有对静电吸附颗粒捕集器正极放电端10进行包裹的静电吸附颗粒捕集器负极吸附端9，通过静电吸附颗粒捕集器正极放电端10电晕放电，使颗粒物带电后被静电吸附颗粒捕集器负极吸附端9吸附，可以起到捕集尾气中颗粒物的效果。所述静电吸附颗粒捕集器负极吸附端9采用带毛刺圆小孔的波浪形光滑不锈钢板卷裹多层形成的环形圆环柱体，使得尾气中颗粒物易沿小孔毛刺边缘被吸附，且多层波浪截面叠合有利于吸附更多的颗粒物；同时不锈钢板面光滑使得在静电吸附颗粒捕集器3断电不工作时，颗粒物易在车辆震动时脱落释放。静电吸附颗粒捕集器正极放电端10采用带尖刺的结构，有利于提高静电吸附颗粒捕集器3的颗粒物吸附效果。
所述气道管路包括第一气路管道45、第二气路管道42、第三气路管道26、第四气路管道20、气路管道25、DPF组件21、第一电动蝶阀43、第二电动蝶阀44、第三电动蝶阀24、第四电动蝶阀22，所述第二气路管道42安装于内锥端盖28上，第二气路管道42上安装有DPF组件21和第三电动蝶阀24，第三电动蝶阀24和内锥端盖28之间的第二气路管道42上安装有与静电吸附颗粒捕集器3相连接的第一气路管道45，第一气路管道45上安装有第一电动蝶阀43，第三气路管道26安装于外锥端盖27上，第三气路管道26与第四气路管道20、气路管道25相连通，第四气路管道20上安装第四电动蝶阀22，且第四气路管道20与第二气路管道42相连通，气路管道25连接至静电吸附颗粒捕集器3与第一电动蝶阀43之间的第一气路管道45上，且气路管道25上安装有第二电动蝶阀44。
所述在线监控及控制***4包括第一温度传感器7、第一压力传感器8、车载显示终端12、***控制组件14、第五压力传感器17、第五温度传感器18、第三压力传感器23、第四温度传感器25、第三温度传感器34、第二温度传感器41、第二压力传感器47、第四压力传感器48，所述第一温度传感器7和第一压力传感器8安装于静电吸附颗粒捕集器3的进气口，第五温度传感器18和第五压力传感器17安装于第四气路管道20上的出气口，第三温度传感器34安装于回流导流端盖33并正对CDPF37端面中心，第二温度传感器41安装于第二气路管道42上，第四温度传感器25安装于第三气路管道26，第二压力传感器47安装于静电吸附颗粒捕集器3的出气口位置，第三压力传感器23安装于DPF组件21和第三电动蝶阀24之间的第二气路管道42上，第四压力传感器48安装于第三气路管道26上，且第一温度传感器7、第一压力传感器8、第五压力传感器17、第五温度传感器18、第三压力传感器23、第四温度传感器25、第三温度传感器34、第二温度传感器41、第二压力传感器47、第四压力传感器48均连接至***控制组件14上，***控制组件14还连接有车载显示终端12，车载显示终端12可以显示***运行状态及参数，可以手动启动或关闭***应急旁通模式，且当设备异常时通过车载显示终端12报警。通过温度传感器和压力传感器实时监控装置运行数据，根据数据通过控制***组件对静电吸附颗粒捕集器3、第一电动蝶阀43、第二电动蝶阀44、第三电动蝶阀24、第四电动蝶阀22进行控制，实现***运行模式的切换，其次，通过传感器的布置位置获得根据代表性的数据，更利于***的反馈控制。在线监控及控制***4具备远程在线监控功能，可以连接网络监控平台，可以更便捷的对***运行数据进行监控与存储。
正常气路如图3所示，此时第一电动蝶阀43和第四电动蝶阀22开启，第二电动蝶阀44和第三电动蝶阀24关闭，使得尾气从装置进气口6进入，顺序通过静电吸附颗粒捕集器3、第一气路管道45、第一电动蝶阀43、第二气路管道42、内锥端盖28、DOC39、CDPF37、回流导流端盖33、加热保温腔隔板30、外锥端盖27、第三气路管道26、第四电动蝶阀22、第四气路管道20，最后从装置出气口19排出。
对DOC +CDPF尾气净化装置进行清洁时的气路如图4所示，此时，第二电动蝶阀44、第三电动蝶阀24开启，第一电动蝶阀43、第四电动蝶阀20关闭，使得尾气从装置进气口6进入，顺序通过静电吸附颗粒捕集器3、第一气路管道45、第二电动蝶阀44、第三气路管道26、外锥端盖27、加热保温腔隔板30、回流导流端盖33、CDPF37、DOC39、内锥端盖28、第二气路管道42、第三电动蝶阀24、DPF组件21、第四气路管道20，最后从装置出气口19排出。
应急旁通时的气路如图5所示，此时，第二电动蝶阀44、第四电动蝶阀22开启，第一电动蝶阀43、第三电动蝶阀24关闭，使得尾气从装置进气口6进入，顺序通过静电吸附颗粒捕集器3、第一气路管道45、第二电动蝶阀42、第三气路管道26、第四电动蝶阀22、第四气路管道20，最后从装置出气口19排出，尾气通过静电吸附颗粒捕集器3后大量颗粒物被捕集，在实现低背压的应急旁通的同时，使***依旧具有较好的颗粒物净化效果。
待启动状态：当***关闭或断电时，***自动转换为待启动状态，此时第二电动蝶阀44、第四电动蝶阀22保持打开，第一电动蝶阀43、第三电动蝶阀24保持闭合。当***启动时，切换至其他运行模式，若车辆启动时因电路问题、机械故障、***故障或其他故障导致***无法正常运行时，***将保持待启动状态，使得装置不影响车辆运行。
加热升温模式：静电吸附颗粒捕集器3启动，第一电动蝶阀43、第四电动蝶阀22开启，第二电动蝶阀44、第三电动蝶阀24保持关闭状态。加热升温模式气路如图3所示，此时尾气中的90%的颗粒物被静电吸附颗粒捕集器3吸附捕集，避免在CDPF37催化剂未启活时积累过多碳烟，尾气中部分的CO、HC被DOC39净化，净化效率随温度升高而提升。同时尾气在进入DOC+CDPF尾气净化***1后，通过加热保温腔结构，用尾气自身热能快速对核心DOC＋CDPF组件进行加热升温，并缓慢提升装置整体温度。
保温再生模式：静电吸附颗粒捕集器3关闭，第一电动蝶阀43、第四电动蝶阀22保持开启，第二电动蝶阀42、第三电动蝶阀24保持关闭状态。保温再生模式气路如图3所示，此时静电吸附颗粒捕集器3不在吸附捕集尾气中的颗粒物，而且吸附在其负极吸附端上的颗粒物会因车辆运行产生的震动动逐渐脱落，并被尾气带走，一同进入DOC＋CDPF组件被CDPF37捕集。而此时DOC＋CDPF组件里的贵金属催化剂启活，对尾气中的CO、HC进行净化，并在捕集颗粒物的同时对其进行再生。
降温控温模式：第一电动蝶阀43、第二电动蝶阀44、第四电动蝶阀20和静电吸附颗粒捕集器3开启，控制第三电动蝶阀24关闭，通过静电吸附颗粒捕集器3吸附储存颗粒物，大幅减少尾气中携带的颗粒物，减少CDPF37内的再生放热反应，降低尾气温度温度；同时，第二电动蝶阀44的开启使得部分尾气分流，顺序通过第一气路管道45、第二电动蝶阀44、第三气路管道26、第四电动蝶阀22、第四气路管道20，最后从装置出气口19排出。通过减少再生反应和尾气分流实现DOC39、CDPF37的降温及降温速率调控。
CDPF清洁模式：第二电动蝶阀44、第三电动蝶阀24和静电吸附颗粒捕集器3开启，第一电动蝶阀43、第四电动蝶阀22关闭，气路如图4所示，当尾气通过静电吸附颗粒捕集器3后大量颗粒物被捕集，携带极少量颗粒物的尾气对CDPF37进行方向吹扫，将不能再生的灰分吹出并用DPF组件21捕集，实现对DOC +CDPF尾气净化装置1的清洁。
实施例的静电吸附颗粒捕集器清洁模式：第一电动蝶阀43和第四电动蝶阀22开启，第二电动蝶阀44、第三电动蝶阀24和静电吸附颗粒捕集器3关闭，气路如图1所示，静电吸附颗粒捕集器3内吸附的颗粒物在车辆震动时脱落释放并随尾气进入CDPF37中进行再生，实现对静电吸附颗粒捕集器3的清洁。
在进行温度及再生调控时，具有以下方法：
A.通过控制***组件14控制第一电动蝶阀43和第四电动蝶阀22开启，控制第二电动蝶阀44和第三电动蝶阀24关闭，使得尾气从装置进气口6进入，顺序通过静电吸附颗粒捕集器3、第一气路管道45、第一电动蝶阀43、第二气路管道42、内锥端盖28、DOC39、CDPF37、回流导流端盖33、加热保温腔隔板30、外锥端盖27、第三气路管道26、第四电动蝶阀22、第四气路管道20，最后从装置出气口19排出。利用尾气自身热能，使尾气通过权利要求2所述腔室时，对DOC39、CDPF37进行加热和保温，通过静电吸附颗粒捕集器3对尾气中颗粒物的暂时性储存与逐步释放，实现对CDPF温度及再生调控；
B.当第二温度传感器41或第三温度传感器34所测温度小于DOC39、CDPF37的启活温度时，通过控制***组件14控制第一电动蝶阀43、第四电动蝶阀22和静电吸附颗粒捕集器3开启，控制第二电动蝶阀44和第三电动蝶阀24关闭，通过静电吸附颗粒捕集器3吸附储存尾气中的颗粒物，使携带少量颗粒物的尾气对DOC +CDPF尾气净化装置1进行加热升温；
C.当第三温度传感器34所测温度大于DOC39、CDPF37的启活温度，且第二温度传感器41和第四温度传感器25所测温度与第三温度传感器34所测温度的温度差小于设定值时，通过控制***组件14控制第一电动蝶阀43和第四电动蝶阀22开启，控制第二电动蝶阀44、第三电动蝶阀24和静电吸附颗粒捕集器3关闭。静电吸附颗粒捕集器3内吸附储存的颗粒物逐步释放，随携带大量颗粒物的尾气一同进入DOC +CDPF尾气净化装置1，大量颗粒物在CDPF37内被捕集和再生。再生反应放热后形成的高温尾气通过权利要求2所述的腔室时，实现DOC39和CDPF37保温，并提高DOC39和CDPF37内温度均匀性；
D.当第三温度传感器34、第四温度传感器25所测温度大于设定温度时，通过控制***组件14控制第一电动蝶阀43、第二电动蝶阀44、第四电动蝶阀22和静电吸附颗粒捕集器3开启，控制第三电动蝶阀24关闭。通过静电吸附颗粒捕集器3吸附储存尾气中的颗粒物，大幅减少尾气进入DOC +CDPF尾气净化装置1时携带的颗粒物，减缓CDPF37内的再生反应速率，减少再生放热，实现再生调控，降低温度升高速率。同时，第二电动蝶阀44的开启使得部分尾气分流，携带极少颗粒物的尾气顺序通过第一气路管道45、第二电动蝶阀44、第三气路管道26、第四电动蝶阀22、第四气路管道20，最后从装置出气口19排出。通过减缓再生反应和尾气分流实现DOC39、CDPF37降温及降温速率的调控。
在进行自动相互清洁工作时，具有以下方法：
A.当***运行一定时长可设置，或CDPF37经历超过一定时长可设置的再生后，第二压力传感器47与第五压力传感器17所测压力值的差值依旧较大时，表示CDPF37需要清洁，其中CDPF37的再生通过其前后端温度差进行判定。通过控制***组件14控制第二电动蝶阀44、第三电动蝶阀24和静电吸附颗粒捕集器3开启，控制第一电动蝶阀43、第四电动蝶阀22关闭，使得尾气从装置进气口6进入，顺序通过静电吸附颗粒捕集器3、第一气路管道45、第二电动蝶阀44、第三气路管道26、外锥端盖27、加热保温腔隔板30回流导流端盖33、CDPF37、DOC39、内锥端盖28、第二气路管道42、第三电动蝶阀24、DPF组件21、第四气路管道20，最后从装置出气口19排出。通过电吸附颗粒捕集器3吸附储存尾气中的颗粒物，使携带少量颗粒物的尾气对CDPF37进行反向吹扫，将再生残留的灰分吹出并用DPF组件21捕集，实现对DOC +CDPF尾气净化装置1的清洁；
B.当第三温度传感器34所测温度大于DOC39、CDPF37的启活温度，且第二温度传感器41和第四温度传感器25所测温度与第三温度传感器34所测温度的温度差小于设定值时，通过控制***组件14控制第一电动蝶阀43和第四电动蝶阀22开启，控制第二电动蝶阀44、第三电动蝶阀24和静电吸附颗粒捕集器3关闭，使得尾气从装置进气口6进入，顺序通过静电吸附颗粒捕集器3、第一气路管道45、第一电动蝶阀43、第二气路管道42、内锥端盖28、DOC39、CDPF37、回流导流端盖33、加热保温腔隔板30、外锥端盖27、第三气路管道26、第四电动蝶阀22、第四气路管道20，最后从装置出气口19排出。静电吸附颗粒捕集器3内吸附的颗粒物释放并随尾气进入CDPF37中进行捕集和再生，实现对静电吸附颗粒捕集器3的清洁。
本发明一方面利用尾气本身热能对DOC载体和CDPF载体进行加热和保温，减少载体散热并降低因工况波动带来的温度波动，以此延长再生温度的时间窗口，促进DOC+CDPF***持续被动再生，保证***运行背压保持稳定；另一方面通过静电吸附颗粒捕集器对尾气中颗粒物进行吸附储存和逐步释放，实现CDPF再生调控，避免CDPF在低温时因积累过量颗粒物而堵塞，在高温时因过量颗粒物剧烈再生而损坏，在线监控及控制***能够在及时检测及反馈，使各部件高效配合，适应不同模式；通过所述自动相互清洁方法，静电吸附颗粒捕集器与DOC +CDPF尾气净化装置相互辅助清洁，使***具备自清洁功能，避免了日常频繁、复杂、昂贵的设备再生维护；DOC＋CDPF尾气净化***通过对DOC载体和CDPF载体进行衬垫包裹封装，并设置石墨盘根减震结构和外层空腔（加热保温腔），使DOC和CDPF在剧烈颠簸情况下得到充分保护。***通过避免核心载体损坏，有效提高***使用效率和产品寿命，降低***使用和维护成本，减少因维护服务产生的二次能源消耗；通过所述应急旁通方法，满足重型柴油特种车辆在紧急情况下需要满负荷运行的实际要求，并通过静电吸附装置吸附尾气中颗粒物，使***实现应急旁通功能时依旧具有极高的尾气颗粒净化效果。针对重型柴油特种车尾气原排差、排温低的特点，及其工况波动大，颠簸剧烈，作业环境难以频繁对设备进行维护的问题，所述***采用DOC+CDPF技术对尾气中CO、HC及PM进行净化，通过设计尾气加热保温腔结构、石墨盘根减震结构，以及配置静电吸附颗粒捕集器、气路管道和在线监控及控制***，实现核心陶瓷零部件保护、温度及再生调控、自清洁和应急旁通功能，解决了重型柴油特种车辆上加装CDPF再生难、维护难的问题，提高了***使用效率、可靠性及安全性，降低了***使用与维护的要求及成本。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (9)

1.一种用于重型柴油特种车辆的自清洁尾气净化***，其特征在于：所述用于重型柴油特种车辆的自清洁尾气净化***包括DOC +CDPF尾气净化装置（1）、气道管路（2）、静电吸附颗粒捕集器（3）、在线监控及控制***（4），所述DOC +CDPF尾气净化装置（1）通过气道管路（2）与静电吸附颗粒捕集器（3）相连接，气道管路（2）可改变沿静电吸附颗粒捕集器（3）进入到DOC +CDPF尾气净化装置（1）内的气体流向。
2.根据权利要求1所述的用于重型柴油特种车辆的自清洁尾气净化***，其特征在于：所述DOC +CDPF尾气净化装置（1）包括保温壳体、DOC（39）、CDPF（37）、DOC+CDPF组件筒体（32），所述DOC+CDPF组件筒体（32）内部安装有DOC（39）和CDPF（37），DOC+CDPF组件筒体（32）***设置有对DOC+CDPF组件筒体（32）进行包裹的保温壳体。
3.根据权利要求2所述的用于重型柴油特种车辆的自清洁尾气净化***，其特征在于：所述保温壳体包括外锥端盖（27）、内锥端盖（28）、加热保温腔外筒体（29）、加热保温腔隔板（30）、加热保温腔内筒体（31）、回流导流端盖（33），所述内锥端盖（28）安装于DOC+CDPF组件筒体前侧，外锥端盖（27）设置于内锥端盖（28）前侧，并对内锥端盖（28）进行包裹，外锥端盖（27）上连接有对DOC+CDPF组件筒体侧面进行包裹的加热保温腔外筒体（29），加热保温腔外筒体（29）上连接有对DOC+CDPF组件筒体后侧进行包裹的回流导流端盖（33），加热保温腔内筒体（31）和加热保温腔外筒体（29）之间设置有加热保温腔隔板（30）。
4.根据权利要求3所述的用于重型柴油特种车辆的自清洁尾气净化***，其特征在于：所述回流导流端盖（33）内壁面是基于半球面和半圆环面构成的导流曲面，用于引导 DOC +CDPF尾气净化装置（1）内部气流在正向或反向流动时减少背压，且使得***切换气流方向时减小背压波动。
5.根据权利要求1或4所述的用于重型柴油特种车辆的自清洁尾气净化***，其特征在于：所述DOC（39）和DOC+CDPF组件筒体（32）之间设置有DOC耐热减震衬垫（40），CDPF和DOC+CDPF组件筒体（32）之间设置有CDPF耐热减震衬垫（38）。
6.根据权利要求5所述的用于重型柴油特种车辆的自清洁尾气净化***，其特征在于：所述保温壳体和DOC+CDPF组件筒体（32）之间设置有便于轴向转动的第一石墨盘根环（35），以及第二石墨盘根环（36）。
7.根据权利要求1或6所述的用于重型柴油特种车辆的自清洁尾气净化***，其特征在于：所述静电吸附颗粒捕集器（3）包括静电吸附颗粒捕集器壳体（5）、静电吸附颗粒捕集器负极吸附端（9）、静电吸附颗粒捕集器正极放电端（10），所述静电吸附颗粒捕集器壳体（5）内部设置有静电吸附颗粒捕集器正极放电端（10），静电吸附颗粒捕集器壳体（5）内还设置有对静电吸附颗粒捕集器正极放电端（10）进行包裹的静电吸附颗粒捕集器负极吸附端（9）。
8.根据权利要求7所述的用于重型柴油特种车辆的自清洁尾气净化***，其特征在于：所述气道管路（2）包括第一气路管道（45）、第二气路管道（42）、第三气路管道（26）、第四气路管道（20）、气路管道5、DPF组件（21）、第一电动蝶阀（43）、第二电动蝶阀（44）、第三电动蝶阀（24）、第四电动蝶阀（22），所述第二气路管道（42）安装于内锥端盖（28）上，第二气路管道（42）上安装有DPF组件（21）和第三电动蝶阀（24），第三电动蝶阀（24）和内锥端盖（28）之间的第二气路管道（42）上安装有与静电吸附颗粒捕集器（3）相连接的第一气路管道（45），第一气路管道（45）上安装有第一电动蝶阀（43），第三气路管道（26）安装于外锥端盖（27）上，第三气路管道（26）与第四气路管道（20）、气路管道5相连通，第四气路管道（20）上安装第四电动蝶阀（22），且第四气路管道（20）与第二气路管道（42）相连通，气路管道5连接至静电吸附颗粒捕集器（3）与第一电动蝶阀（43）之间的第一气路管道（45）上，且气路管道5上安装有第二电动蝶阀（44）。
9.根据权利要求1或8所述的用于重型柴油特种车辆的自清洁尾气净化***，其特征在于：所述在线监控及控制***（4）包括第一温度传感器（7）、第一压力传感器（8）、车载显示终端（12）、***控制组件（14）、第五压力传感器（17）、第五温度传感器（18）、第三压力传感器（23）、第四温度传感器（25）、第三温度传感器（34）、第二温度传感器（41）、第二压力传感器（47）、第四压力传感器（48），所述第一温度传感器（7）和第一压力传感器（8）安装于静电吸附颗粒捕集器（3）的进气口（6），第五温度传感器（18）和第五压力传感器（17）安装于第四气路管道（20）上的出气口（19），第三温度传感器（34）安装于回流导流端盖（33）并正对CDPF（37）端面中心，第二温度传感器（41）安装于第二气路管道（42）上，第四温度传感器（25）安装于第三气路管道（26），第二压力传感器（47）安装于静电吸附颗粒捕集器（3）的出气口位置，第三压力传感器（23）安装于DPF组件（21）和第三电动蝶阀（24）之间的第二气路管道（42）上，第四压力传感器（48）安装于第三气路管道（26）上，且第一温度传感器（7）、第一压力传感器（8）、第五压力传感器（17）、第五温度传感器（18）、第三压力传感器（23）、第四温度传感器（25）、第三温度传感器（34）、第二温度传感器（41）、第二压力传感器（47）、第四压力传感器（48）均连接至***控制组件（14）上，***控制组件（14）还连接有车载显示终端（12）。
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CN115726864A (zh) * 2022-10-18 2023-03-03 黄山天之都环境科技发展有限公司 一种可拆卸式柴油尾气净化处理cdpf再生装置

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