一种排气颗粒物捕集装置及其控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于汽车排放后处理领域，具体设及一种车用的可利用尾气反吹的旋风流 动式两级颗粒物捕集器。
【背景技术】
[0002] 发动机排气中的污染物除了气态污染物还包括固态及液态污染物，后两者主要 W细小的颗粒物的形式存在，对环境造成了严重的污染。目前世界多个国家对汽车排气 中的颗粒物浓度都进行了限定。为了降低颗粒物排放，达到环境标准要求，目前汽车多采 用在排气管上增加颗粒物捕集器的方法对排气中的颗粒物进行收集，W降低排气中颗粒 物浓度。根据相关文献的介绍（田形.柴油机排气颗粒物捕集器的发展[J].汽车工程 师，2011(8))，目前颗粒物捕集器有W下几个主要特点；第一，为了提高滤巧对细颗粒物的 吸附效率，多采用壁流式的气体流动方式；第二，当滤巧中颗粒物过多，堵塞滤巧后，会利用 加热、喷油助燃等方式清理该些颗粒物，使滤巧再生。
[0003] 名称为柴油机组尾气颗粒物处理装置的中国专利（CN 203362270 U)与本专利有 明显区别。该专利中装置适用于船用柴油机，其中不含有具有颗粒物捕捉能力的滤巧，而是 在滤清器底部采用了活性炭式的吸附装置。因此其基本不具备可再生性，而且对于细颗粒 物（< 5 y m)基本没有捕集能力。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种排气颗粒物捕集装置及其控制方法，可W提高对排气 中颗粒物的捕集处理能力，降低处理成本。
[0005] 为了实现上述目的，本发明采用了 W下技术方案：
[0006] 一种排气颗粒物捕集装置，该捕集装置包括旋风式捕集器、第一进气阀口、第二进 气阀n、出气阀口、排灰阀口 W及壁流式颗粒物滤巧，所述壁流式颗粒物滤巧设置于旋风式 捕集器内，壁流式颗粒物滤巧的侧面与旋风式捕集器的内壁之间留有间隙，壁流式颗粒物 滤巧的一端与旋风式捕集器的用于收集沉降颗粒物的区段相邻，另一端设置于旋风式捕集 器的进气口处，并且所述另一端与旋风式捕集器顶部的排气管入口相连，出气阀口设置于 所述排气管的出口处，第一进气阀口与所述进气口相连，第二进气阀口与所述排气管的侧 壁相连，排灰阀口设置于所述用于收集沉降颗粒物的区段的底部开口处。
[0007] 所述第一进气阀口、第二进气阀n、出气阀口 W及排灰阀口采用电磁阀。
[000引所述捕集装置还包括积尘位置传感器，积尘位置传感器设置于所述用于收集沉降 颗粒物的区段内。
[0009] 所述积尘位置传感器包括设置于所述用于收集沉降颗粒物的区段内的绝缘支架 W及设置于所述绝缘支架上的两个金属极板，两个金属极板相对设置且留有间隙，两个金 属极板与电容/电压转换电路相连。
[0010] 所述绝缘支架为筒状结构，筒状结构的一端开口与所述壁流式颗粒物滤巧的一端 相对，筒状结构的另一端开口与所述底部开口相对，两个金属极板设置于筒状结构内壁的 上端边沿处。
[0011] 所述捕集装置还包括气体压力传感器，气体压力传感器设置于所述间隙内。
[0012] 上述排气颗粒物捕集装置的控制方法，包括W下步骤：
[0013] 1)将第一、第二进气阀口分别与排气口连接，然后选择进入捕集颗粒物工作状 态；
[0014] 2)在捕集颗粒物工作状态下，出气阀口 W及第一进气阀口打开，第二进气阀口 W 及排灰阀口关闭，排气经第一进气阀口进入旋风式捕集器并沿所述间隙形成向下的旋转气 流，使排气中较大的颗粒物沉降至排灰阀口上方，接着，排气由壁流式颗粒物滤巧的底部进 入壁流式颗粒物滤巧，排气中的较小的颗粒物由壁流式颗粒物滤巧过滤，过滤后的排气由 出气阀口排出旋风式捕集器；
[0015] 3)在捕集颗粒物工作状态下，若旋风式捕集器内的气压大于气压阔值，或所述用 于收集沉降颗粒物的区段内颗粒物的沉降高度大于高度阔值，则选择进入再生工作状态；
[0016] 4)在再生工作状态下，出气阀口 W及第一进气阀口关闭，第二进气阀口 W及排灰 阀口打开，排气经第二进气阀口由壁流式颗粒物滤巧的顶部进入壁流式颗粒物滤巧并吹扫 堆积在壁流式颗粒物滤巧内的颗粒物，吹扫出壁流式颗粒物滤巧的颗粒物W及沉降在排灰 阀口上方的颗粒物经排灰阀口排出旋风式捕集器；
[0017] 5)在再生工作状态的持续时间阔值范围内，若旋风式捕集器内的气压小于等于气 压阔值且所述颗粒物的沉降高度小于等于高度阔值，则由再生工作状态切换至捕集颗粒物 工作状态，否则，继续保持在再生工作状态下。
[0018] 本发明的有益效果体现在：
[0019] 本发明所述排气颗粒物捕集装置，先后利用旋风式流动（旋风式捕集器）和壁流 式吸附手段（壁流式颗粒物滤巧）对颗粒物进行两级去除，提高了颗粒物捕集效率；并且由 于在排气进入壁流式颗粒物滤巧前首先利用旋风流动去除体积较大的颗粒物，减轻了成本 较高的壁流式颗粒物滤巧的工作强度，延长了再生周期和工作寿命。在再生方式上，本发明 在排气管处设置了第二进气阀n，可利用排气进行反向倒吹，结构简单，不影响排气生成装 置（例如发动机）的正常运行，且可W有效降低成本和控制难度。
[0020] 进一步的，本发明可W根据捕集器内的气压及粉尘堆积量判断是否需要进行再 生，提高了控制的自动化程度。
【附图说明】
[0021] 图1为实施例所述汽车排气颗粒物捕集装置的结构示意图；
[0022] 图2为实施例所述汽车排气颗粒物捕集装置的捕集颗粒物工作状态示意图；
[0023] 图3为实施例所述汽车排气颗粒物捕集装置的再生工作状态示意图；
[0024] 图4为所述积尘位置传感器的结构示意图；
[0025] 图5为所述积尘位置传感器的工作原理示意图；
[0026] 图中；1、发动机排气口，2、倒吹阀口，3、出气口，4、出气阀口，5、壁流式细颗粒物滤 巧，6、气体压力传感器，7、捕集器壳体，8、积尘位置传感器，9、清理阀口，10、进气阀口，11、 大颗粒物沉降，12、金属片，13、绝缘支架，14、堆积的颗粒物。
【具体实施方式】
[0027] 下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
[002引参见图1，本发明所述排气颗粒物捕集装置包括旋风式捕集器、第一进气阀口（即 进气阀口 10)、第二进气阀口（即倒吹阀口 2)、出气阀口 4、排灰阀口（即清理阀口 9) W及 壁流式颗粒物滤巧，所述壁流式颗粒物滤巧设置于旋风式捕集器内，壁流式颗粒物滤巧的 侧面与旋风式捕集器的内壁之间留有间隙，壁流式颗粒物滤巧的一端与旋风式捕集器的用 于收集沉降颗粒物的区段相邻，另一端设置于旋风式捕集器的进气口处，并且所述另一端 与旋风式捕集器顶部的排气管入口相连，出气阀口 4设置于所述排气管的出口（即出气口 3)处，第一进气阀口与所述进气口相连，第二进气阀口与所述排气管的侧壁相连（即第二 进气阀口位于排气管的入口与出口之间），排灰阀口设置于所述用于收集沉降颗粒物的区 段的底部开口处。
[0029] 所述第一进气阀口、第二进气阀n、出气阀口 4 W及排灰阀口采用电磁阀，W便控 制。
[0030] 所述捕集装置还包括积尘位置传感器8,积尘位置传感器8设置于所述用于收集 沉降颗粒物的区段内。所述积尘位置传感器8包括设置于所述用于收集沉降颗粒物的区段 内的绝缘支架13 W及设置于所述绝缘支架上的两个金属极板（即金属片12)，两个金属极 板相对设置且留有间隙，两个金属极板与电容/电压转换电路相连。所述绝缘支架13为筒 状结构，筒状结构的一端开口与所述壁流式颗粒物滤巧的一端相对，筒状结构的另一端开 口与所述底部开口相对，两个金属极板设置于筒状结构内壁的上端边沿处。
[0031] 所述捕集装置还包括气体压力传感器6 (用于检测旋风式捕集器内的气压），气体 压力传感器设置于所述间隙（壁流式颗粒物滤巧与旋风式捕集器之间）内。
[0032] 参见图2 W及图3,上述排气颗粒物捕集装置的控制方法，包括W下步骤：
[0033] 1)将第一、第二进气阀口分别与排气口连接，然后选择进入捕集颗粒物工作状 态；
[0034] 。在捕集颗粒物工作状态下，出气阀口 4 W及第一进气阀口打开，第二进气阀口 W及排灰阀口关闭，排气经第一进气阀口进入旋风式捕集器并沿所述间隙形成向下的旋转 气流，使排气中较大的颗粒物沉降至排灰阀口上方，接着，排气由壁流式颗粒物滤巧的底部 进入壁流式颗粒物滤巧，排气中的较小的颗粒物由壁流式颗粒物滤巧过滤，过滤后的排气 由出气阀口 4排出旋风式捕集器；
[0035] 3)在捕集颗粒物工作状态下，若旋风式捕集器内的气压大于设定的气压阔值，或 所述用于收集沉降颗粒物的区段内颗粒物的沉降高度大于设定的高度阔值，则选择进入再 生工作状态；
[0036] 4)在再生工作状态下，出气阀口 4 W及第一进气阀口关闭，第二进气阀口 W及排 灰阀口打开，排气经第二进气阀口由壁流式颗粒物滤巧的顶部进入壁流式颗粒物滤巧并吹 扫堆积在壁流式颗粒物滤巧内的颗粒物，吹扫出壁流式颗粒物滤巧的颗粒物W及沉降在排 灰阀口上方的颗粒物经排灰阀口排出旋风式捕集器；
[0037] 5)在再生工作状态的持续时间阔值范围内，若旋风式捕集器内的气压小于等于所 述的气压阔值且所述颗粒物的沉降高度小于等于所述的高度阔值，则由再生工作状态切换 至捕集颗粒物工作状态，否则，继续保持在再生工作状态下；当再生工作状态的持续时间超 过所述持续时间阔值时，则输出报警信号。
[00測 实施例
[0039] 一种汽车排气颗粒物捕集装置，对发动机排气中颗粒物采用旋风式流动及壁流式 吸附两级处理，根据捕集器内的气压及粉尘堆积量判断是否需要进行再生，再生方式为反 向引入发动机排气吹扫。主要部件包括大颗粒物旋风式捕集器、壁流式细颗粒物滤巧5、排 气倒吹系统及再生阔值判断传感器，所述再生阔值判断传感器包括安装在捕集器内的气体 压力传感器6及捕集器底端的积尘位置传感器8 ;排气倒吹系统中所设及的倒吹阀口 2、出 气阀口 4、清理阀口 9及进气阀口 10均为电磁阀，W便实现自动控制。
[0040] 旋风式捕集器上部为圆桶状，下部为圆锥形（