发动机排气后处理系统中载体的清洗装置及其控制方法
【专利摘要】本发明涉及一种发动机排气后处理系统的清洗装置，包括清洗介质(1)、增压泵(2)、加热器(3)、温度传感器(4)、声波发射器(5)、后处理固定装置(6)、密封垫圈(7)、过滤装置(10)、反应器(11)、储存罐(12)，其特征在于：增压泵(2)、加热器(3)、声波发射器(5)、后处理装置(8)、过滤装置(10)、清洗介质(11)和储存罐(12)通过管道连接，组成一个闭合的循环清洗系统；该装置可以分两步完成清洗，首先进行灰分清除，然后更换清洗介质，调整设备参数，进行催化剂活性还原，因此发动机排气后处理系统清洗装置具有适用范围广的特点。
【专利说明】
发动机排气后处理系统中载体的清洗装置及其控制方法
技术领域
[0001]本发明属于发动机尾气排放控制技术领域，具体涉及发动机排气后处理系统中载体的清洗装置及其控制方法。
【背景技术】
[0002]随着发动机技术的进步及公众对环境保护要求的提高，我国的发动机排放法规越来越严格，随着发动机排放要求的日趋严格，采用缸内净化技术改善发动机工作过程的难度越来越大，能统筹兼顾动力性、经济性和排放性能的发动机将越来越复杂，其成本也急剧上升。因此，世界各国都先后开展了发动机排放后处理技术的研究，在不影响发动机性能的基础上，在排气系统中安装各种后处理净化装置，采用物理和化学方法减少排气中污染物排向大气环境。
[0003]目前，常用的发动机排气后处理装置主要包括三效催化转化器(Three-WayCatalytic ,TffC)、柴油机氧化催化转化器(Diesel Oxidat1n Catalytic ,DOC)、柴油机微粒捕集器(Diesel Particulate Fi I ter，DPF)、选择性催化还原装置(Se I ec t i veCatalytic Reduct1n,SCR)等等，上述发动机排气后处理装置都使用蜂窝状的多孔介质作为载体，通过物理过滤或者化学催化的方式净化排气中的污染物。在发动机的实际使用过程中，由于排气中含有微量的不可氧化颗粒和致使贵金属催化剂失效的成分，发动机后处理装置在长期的使用过程中，会出现蜂窝状载体堵塞以及贵金属催化剂失效的情况，从而导致后处理装置工作性能恶化，并影响发动机的整体性能。
[0004]为了保证后处理装置在发动机使用寿命内正常工作，防止排放污染物危害大气环境，必须对后处理装置载体中的堵塞物质进行定期的清理，对载体中失活的贵金属催化剂进行定期的活性还原，从而确保后处理装置对发动机排气污染物的高效过滤和催化。
[0005]已有的发动机排气后处理系统清洗技术主要包括高压空气反吹、吊瓶式清洗、专用药剂清洗、高温蒸汽还原等。高压空气反吹技术是利用高压气栗提供的高压空气反吹后处理系统的载体，从而达到清除载体内灰分的目的，由于其只是单纯的将载体内的灰分通过物理手段清除，不能对载体上的失活的贵金属催化剂进行还原，因此其主要运用于对后处理系统堵塞载体的清洗，如DPF堵塞灰分的清除，功能单一。吊瓶式清洗是指将专用药剂添加通过进气真空管加入发动机缸内燃烧后，在后处理催化器周围形成高温氧化环境，通过氧化还原反应将附着在催化器表面的S、P化学络合物反应清楚，该方法虽然不用拆卸后处理装置，但清洗费用较高，操作复杂，清洗时间长，且可能致使发动机工作异常。专用药剂清洗是利用专用清洗溶剂对载体进行浸泡或者喷射，从而达到清除载体上累积灰分和积碳的目的，此方法同样不能还原失活的催化剂，且被清洗成分容易重新附着在载体内部表面上，造成清洗效果不理想。高温蒸汽还原是在专用溶剂对载体清洗完成后，再对后处理系统周围加热使其产生高温还原性气体，还原载体上的贵金属催化剂，该方法必须同药剂清洗方法同时使用，操作较复杂，清洗介质无法回收使用，容易对环境造成二次污染，且对DPF类型的载体结构无法使用。
[0006]综上所述，已有的后处理系统清洗装置虽然对单一的发动机后处理装置具有一定的效果，但其都无法同时对后处理系统进行除灰和贵金属催化剂还原处理，且其使用往往只能使用与一种后处理装置。
[0007]本发明针对发动机不同后处理装置堵塞和失活的原因，设计了一种发动机排气后处理系统的清洗装置，可对TWC、D0C、DPF、SCR等后处理装置进行清洗和贵金属催化剂还原，其将空气、普通水、酒精、化学清洗溶剂或者还原性气体作为清洗介质，利用超声波空化冲击效应，由超声波发生器发生高频高压振荡信号，并将振荡信号转化为机械振动传入到清洗介质中去，以连续不断的方式产生辐射状直线传播的超声波束，不断冲击被清洗载体内部微孔的表面、盲孔和狭缝，将载体内部附着的灰分剥落，达到完美的清洗效果;此外，化学溶剂或者还原性气体作为清洗介质能有效还原载体涂层上的贵金属催化剂，超声波能有利于贵金属还原反应的进行，最大程度的还原贵金属催化剂的活性；同时超声波还有乳化中和作用，能更有效防止被清洗成分重新附着在载体内部表面上，达到理想的清洗效果。
【发明内容】
[0008]本发明的目的旨在提供一种发动机排气后处理系统的清洗装置，以解决发动机后处理系统的载体在长时间的使用过程中，经常出现的灰分堵塞以及贵金属催化剂失活问题，防止灰分堵塞后处理系统的载体通道，导致后处理装置净化效果和发动机性能恶化，避免贵金属催化剂活性降低，致使后处理装置净化效率降低。发动机排气后处理系统的清洗装置是利用空气、普通水、酒精、化学清洗溶剂或者还原性气体等介质来清洗后处理系统的蜂窝状多孔介质载体，清洗介质将受到声波发生器提供的声波辐射，从而可以加强清洗介质对载体的物理和化学清洗效果，同时清洗完成后的介质将在过滤装置和化学反应器中进行处理，防止其对环境的二次污染，也方便对其进行回收利用。
[0009]本发明提供了一种发动机排气后处理系统的清洗装置，包括清洗介质、增压栗、加热器、温度传感器、声波发射器、后处理固定装置、密封垫圈、过滤装置、反应器、储存罐，其特征在于:增压栗、加热器、声波发射器、后处理装置、过滤装置(、清洗介质和储存罐通过管道连接，组成一个闭合的循环清洗系统；其中:清洗介质置于存储罐中，存储罐出口与增压栗入口通过管道连接，增压栗出口与加热器入口通过管道连接，加热器用于加热清洗介质，温度传感器安置在加热器的出口后的管道内，用于监测清洗介质的温度;声波发射器位于加热器的下游，声波发射器通过管道和后处理装置连接，声波发射器为清洗介质提供声波振动；后处理装置的两端有后处理固定装置和密封垫圈，固定装置对发动机上卸载下来的后处理装置进行固定安装，密封垫圈用于防止清洗介质泄漏;过滤装置连接在后处理装置的下游，过滤装置用于过滤清洗载体和催化剂的性还原后清洗介质中夹杂的灰分物质和废渣颗粒物;过滤装置出口的第一支路直接连接储存罐，过滤装置出口的第二支路经过反应器后连接储存触。
[0010]本发明的有益效果是:
[0011](I)发动机排气后处理系统清洗装置针对不同后处理系统的清洗需求，将灰分清除和贵金属催化剂还原的后处理清洗方式合并在同一装置内完成，不同后处理系统的清洗过程只需采用选择合理的清洗介质、声波辐射频率、增压压力、加热温度，此外对于需要进行复合清洗的后处理系统，该装置可以分两步完成清洗，首先进行灰分清除，然后更换清洗介质，调整设备参数，进行催化剂活性还原，因此发动机排气后处理系统清洗装置具有适用范围广的特点。
[0012](2)在灰分清除方案中，增加了声波辐射的清洗介质能有效清除多孔介质载体内部微孔、盲孔和狭缝中积累的灰分，具有清洗效果好，清洁度高，清洗速度快的特点，同时声波清洗还有乳化、中和作用，能更有效防止被清洗掉的灰分重新附着在清洗载体上。
[0013](3)在贵金属催化剂活性还原方案中，加热器能有效控制还原催化剂活性的反应温度，稳定催化剂活性还原过程，增加了声波辐射的清洗介质能利用声波震动，加快活性还原反应过程，因此利用声波清洗原理可以有效降低化学清洗介质的浓度，减少清洁介质可能造成的污染，降低清洗成本。
[0014](4)发动机排气后处理系统清洗装置在清洗过程中，只需根据不同后处理系统确认并调整清洗介质、声波频率、压力范围、温度范围，然后将发动机上卸载下的后处理系统密封安装在清洗设备上，其清洗过程为循环清洗，清洗介质不会流失或者泄漏，其具有操作简单、安全可靠等特点。
[0015](5)发动机排气后处理系统清洗装置中的过滤装置和反应器能有效过滤清洗后的废渣物质，并反应处理清洗后的介质溶剂，能有效壁面清洗介质对环境的二次污染。
【附图说明】
[0016]图1是发动机排气后处理系统的清洗装置示意图；
[0017]图2是发动机排气后处理系统的清洗装置工作流程图。
[0018]其中:1-清洗介质，2-增压栗，3-加热器，4-温度传感器，5-声波发射器，6_后处理固定装置，7-密封垫圈，8-后处理装置，9-多孔介质载体，10-过滤装置，11-反应器，12-储存罐，13-反应器旁通阀，14-单循环控制阀。
[0019]具体实施方法
[0020]下面结合附图提及本发明的具体实施方案，具体实施方案的实施例在附图中表示并在下文中详细描述。本发明涉及一种发动机排气后处理系统的清洗装置，该装置能有效地清除各类发动机后处理系统载体中的累积灰分，还原载体表面贵金属催化剂的活性。
[0021]在图1所示发动机排气后处理系统的清洗装置包括:清洗介质1、增压栗2、加热器
3、温度传感器4、声波发射器5、后处理固定装置6、密封垫圈7、后处理装置8、多孔介质载体
9、过滤装置10、反应器11、储存罐12、反应器旁通阀13、单循环控制阀14。
[0022]在具体实施过程中，该装置为一个循环的清洗系统，其中增压栗2、加热器3、声波发射器5、后处理装置8、过滤装置10、清洗介质11和储存罐12通过管道连接。清洗介质I置于存储罐12中。增压栗2为循环清洗过程提供动力来源。加热器3和温度传感器4可对实现加热控制清洗介质I温度，增强贵金属催化剂活性还原的效果。声波发射器5可为清洗介质I提供声波振动，加强清洗效果。后处理固定装置6和密封垫圈7可将需清洗的发动机后处理装置8密封安装固定，防止清洗介质I泄漏。过滤装置10过滤清洗介质I清洗掉的灰分物质，反应器11还原清洗介质I的反应活性，过滤装置10和反应器11能防止清洗介质I对环境的二次污染。反应器旁通阀13和单循环控制阀14通过控制循环管路实现对后处理装置8的不同清洗。
[0023]在实例中，清洗介质I置于存储罐12中，其可以是空气、普通水、酒精、化学清洗溶剂或者还原性气体等介质中的一种，不同的清洗溶剂可以实现对不同后处理装置的清洗，如空气、普通水、酒精等可以实现对载体内灰分的清洗，化学清洗溶剂或者还原性气体可实现对贵金属催化剂活性的还原。
[0024]增压栗2通过管道和存储罐12连接，在实例中，增压栗2的增压范围为可调节的，其可根据后处理系统的类型以及结构尺寸选择合理的压力范围，在进行有效灰分清除和催化剂活性还原的基础上，防止对后处理载体和贵金属涂层的破坏。
[0025]加热器3通过管道连接在增压栗的后面，其主要作用是加热清洗介质I温度，温度传感器4安置在加热器3的后端管道内，其主要作用是监测清洗介质I的温度，加热器3和温度传感器4可实现对清洗介质I温度的控制，其目的在于为贵金属催化剂的活性还原反应提供适合的反应温度。
[0026]声波发射器5位于加热器的后面，并通过管道和后处理装置8连接，声波发射器5可为清洗介质I提供声波振动，诸如超声波发生器，其声波频率为可调节的，在实际使用过程中，可根据后处理类型以及结构选择合理的声波频率，加强灰分清除和催化剂活性还原效果O
[0027]在后处理装置8的两端都有后处理固定装置6和密封垫圈7，二者的主要作用是将需清洗的发动机后处理装置8密封安装固定，固定装置6是对发动机上卸载下来的后处理装置8进行固定安装，密封垫圈7主要作用是密封，防止清洗介质I泄漏。
[0028]过滤装置10连接在后处理装置8的后面，清洗介质I清洗掉载体内的灰分物质，以及还原催化剂的活性后，其中包含的废渣颗粒物质会被过滤装置10，防止废渣物质直接排出污染环境。
[0029]过滤装置10出口的第一支路直接连接储存罐12，过滤装置10出口的第二支路经过反应器11后连接储存罐12。由于清洗介质I在还原催化剂的活性后，其有效成分的浓度会降低，反应器11的主要作用是还原清洗介质I的反应活性或者增加清洗介质，同时防止清洗介质I对环境的二次污染。
[0030]反应器旁通阀13置于过滤装置10和反应器11连接的第二支路，单循环控制阀14置于过滤装置10和存储罐12连接的第一支路，根据后处理装置的清洗类型，决定反应器旁通阀13和单循环控制阀14是否开启，从而控制清洗介质I是否流通进入反应器13。
[0031]图2所示为发动机排气后处理系统的清洗装置工作流程，为了对发动机的不同后处理装置进行有效的清洗，需要对后处理装置8的类型进行分类确认，细分清洗过程，其具体工作流程如下:
[0032]步骤1:拆卸发动机后处理装置8，确认后处理系统的类型和结构特征，包括后处理装置8和载体9，并确定清洗方案和清洗时间，如灰分清除或者贵金属催化剂活性还原。
[0033]步骤2:根据后处理系统的类型和结构特征，确认清洗介质I的种类，增压栗2的压力供给范围，声波发射器5的声波范围。
[0034]步骤3:安装后处理装置8，后处理装置的出气口连接声波发射器5的管道出口，在储存罐12中添加清洗介质I，调整增压栗2的压力范围，声波发射器5的声波范围，在反应器11中填充适量的反应物质。
[0035]步骤4:根据清洗介质I种类确认加热器3是否需要开启，并根据清洗类型确认合理的温度，利用温度传感器4监测清洗介质I的温度，实时调整清洗介质I的温度使其始终保持在合理的温度范围。
[0036]步骤5:根据清洗方案，调节反应器旁通阀13和单循环控制阀14的开闭方式。清洗方案分为灰分清除和催化剂活性的还原两类，其中灰分清洗方案以无催化涂层的DPF清洗为例，其只需进行灰分清洗，不需要进行催化剂活性的还原，在该方案下，反应器旁通阀13关闭，单循环控制阀14开启；催化剂活性的还原方案以DOC的清洗为例，其需要进行催化剂活性的还原，在该方案下，反应器旁通阀13开启，单循环控制阀14关闭。如果后处理系统需要同时进行灰分清除和催化剂活性的还原，则先进行灰分清除，灰分清除完毕后，更换清洗介质I，调整增压栗2和声波发射器5，再进行催化剂活性的还原。
[0037]步骤6:设置清洗时间，开启清洗装置，清洗循环开始，等待清洗完毕。
[0038]本发明的描述将结合示例性的具体实施方案，但应该理解的是当前的描述并不仅仅将本发明限定在那些示例性的具体实施方案中。相反，本发明意在不仅覆盖示例性的具体实施方案，同时包括所附权利要求限定的本发明的范围内的各种等同形式和替代形式。
【主权项】
1.一种发动机排气后处理系统的清洗装置，包括清洗介质(I)、增压栗(2)增压栗(2)、加热器(3)、温度传感器(4)、声波发射器(5)、后处理固定装置(6)、密封垫圈(7)、过滤装置(10),反应器(11)、储存罐(12)，其特征在于其特征在于:增压栗(2)、加热器(3)、声波发射器(5)、后处理装置(8)、过滤装置(10)、清洗介质(11)和储存罐(12)通过管道连接，组成一个闭合的循环清洗系统； 其中:清洗介质(I)置于存储罐(12)中，存储罐(12)出口与增压栗(2)入口通过管道连接，增压栗(2)出口与加热器(3)入口通过管道连接，加热器(3)用于加热清洗介质(I)，温度传感器(4)安置在加热器(3)的出口后的管道内，用于监测清洗介质(I)的温度;声波发射器(5)位于加热器(3)的下游，声波发射器(5)通过管道和后处理装置(8)连接，声波发射器(5)为清洗介质(I)提供声波振动；后处理装置(8)的两端有后处理固定装置(6)和密封垫圈(7)，固定装置(6)对发动机上卸载下来的后处理装置(8)进行固定安装，密封垫圈(7)用于防止清洗介质(I)泄漏;过滤装置(10)连接在后处理装置(8)的下游，过滤装置(10)用于过滤清洗载体和催化剂的性还原后清洗介质(I)中夹杂的灰分物质和废渣颗粒物;过滤装置(10)出口的第一支路直接连接储存罐(12)，过滤装置(10)出口的第二支路经过反应器(11)后连接储存触(12)。2.根据权利要求1所述一种发动机排气后处理系统的清洗装置，其特征在于，还包括反应器旁通阀(13)和单循环控制阀(14)，其中反应器旁通阀(13)置于过滤装置(10)和反应器(11)之间的第二支路，所述单循环控制阀(14)置于过滤装置(10)和存储罐(12)之间的第一支路，反应器旁通阀(13)和单循环控制阀(14)是否开启，用于控制清洗介质(I)是否流通进入反应器(11)，从而决定后处理装置(8)的清理方案。3.根据权利要求1所述一种发动机排气后处理系统的清洗装置，其特征在于，清洗介质(I)能够选择空气、普通水、酒精、化学清洗溶剂或者还原性气体中的一种。4.根据权利要求1所述一种发动机排气后处理系统的清洗装置，其特征在于，加热器(3)和温度传感器(4)能够实现对清洗介质(I)温度的控制，为贵金属催化剂的活性还原反应提供适合的反应温度。5.根据权利要求1所述一种发动机排气后处理系统的清洗装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤1:拆卸发动机后处理装置(8)，确认后处理系统的类型和结构特征，进而确定清洗方案和清洗时间； 步骤2:根据后处理系统的类型和结构特征，确认清洗介质(I)的种类，增压栗(2)的压力供给范围，声波发射器(5)的声波范围； 步骤3:安装后处理装置(8)，在储存罐(12)中添加清洗介质(I)，调整增压栗(2)的压力范围，调整声波发射器(5)的声波频率，在反应器(11)中填充反应物质； 步骤4:根据清洗介质(I)种类确认加热器(3)是否需要开启，并根据清洗类型确认清洗介质(I)所需温度，利用温度传感器(4)监测清洗介质(I)的温度，并实时调整清洗介质(I)的温度； 步骤5:根据清洗方案，控制反应器旁通阀(13)和单循环控制阀(14)的开闭方式； 步骤6:设置清洗时间，开启清洗装置，清洗循环开始，等待清洗完毕。6.根据权利要求5所述一种发动机排气后处理系统的清洗装置的控制方法，其特征在于，清洗方案分为灰分清除和催化剂活性的还原两类，其中灰分清除方案中，反应器旁通阀(13)关闭，单循环控制阀(14)开启；催化剂活性的还原方案中，反应器旁通阀(13)开启，单循环控制阀(14)关闭。
【文档编号】B08B3/12GK105880211SQ201610194671
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年3月30日
【发明人】陈韬, 吴志新, 王维, 杨平龙
【申请人】武汉华威专用汽车检测有限责任公司