专利名称：一种颗粒过滤装置及其再生方法
技术领域：
一种颗粒过滤装置及其再生方法，用于对柴油机公交车尾气中的颗粒过滤和对所述的过滤装置进行再生。
背景技术：
北京航空航天大学出版社2004年2月出版的《汽车环境保护技术》，第302-304 页中介绍了一种带逆向喷气净化器的颗粒过滤装置，该颗粒过滤装置包括两组滤芯，每组滤芯分别有一净化后排气管道，该管道上设有蝶阀，蝶阀与滤芯之间的净化后排气管道上设有压缩空气管道，压缩空气管道上设有电磁阀，滤芯下方有颗粒漏斗，漏斗内有电加热器，其工作方式是，过滤时每组滤芯的净化后排气管道上的蝶阀处于开通位置，柴油机排出的尾气中的颗粒被拦在滤芯面对排气流方向的一面，当再生时即将某组滤芯上的颗粒去除时，该组滤芯的蝶阀关闭，该组滤芯的电磁阀打开，急速喷射的压缩空气从与排气流相反的方向喷入，于是颗粒从滤芯上被清除落到漏斗里，隔5分钟对另一组再进行再生，上述过程反复进行，可防止因颗粒积累引起滤芯上压降增大，漏斗里的颗粒达一定量时通过加热器燃烧掉。该带逆向喷气净化器的颗粒过滤装置使用车上的压缩空气，其电加热器的电源由车上蓄电池提供。带逆向喷气净化器的颗粒过滤装置的最大特点是能将过滤器与颗粒燃烧部分隔开，所以不存在再生时过滤器由于颗粒燃烧放热而产生的裂缝和熔化的问题，另外还解决因颗粒燃烧留下灰烬并在过滤器内累积的问题。由于带逆向喷气净化器的颗粒过滤装置是在考虑发动机运行情况下的影响因素来设计的，因而导致出现体积大、结构复杂、制造成本高、逆向喷气时用气量大导致储气罐压力下降影响车上其他气动器件正常工作等不足之处，上述文献中还提到该装置可用于城市大客车，但在我国城市中使用该装置的公交车并不多，上述的不足之处也是影响原因之
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发明内容
针对上述不足之处本发明提出一种公交车颗粒过滤装置，该颗粒过滤装置的结构简单、体积小、制造成本低、便于安装。该装置包括不锈钢材料制成的外壳5，用于过滤公交车排放尾气中颗粒的陶瓷过滤器4、陶瓷过滤器4位于外壳5的中段，在陶瓷过滤器4圆周表面与外壳5内壁之间压填有弹性密封材料3，所述的外壳5前端设有与发动机排气口相联接的进气管1，外壳5的后端设有排气管8，外壳5内壁设有挡住陶瓷过滤器4向外壳5前端移动的圆环7，在进气管1与圆环7之间的外壳5上设有用于颗粒排出的旁通管12，旁通管12上设有蝶阀17，驱动蝶阀17开或闭的气动元件16、电磁阀14和控制电磁阀14的控制器15，其特征是所述的排气管8端部有接头9，旁通管12的端部有接头18，颗粒过滤装置安装在公交车上时所述的接头9和接头18均伸出车外。再生时从排气管8向陶瓷过滤器4喷射压缩空气，为进一步提高喷气再生效果，在
4所述的外壳5中设有旋转反吹部件，该部件包括条状喷头60、反吹管64、支架65，喷头60设在反吹管64—端，喷头60能在反吹管64上转动，喷头中空，喷头60长度方向两端之间有槽状喷嘴63，喷头60 —端的侧面有孔61，喷头60另一端的另一侧面也有孔62，所述的孔61、 62及喷嘴63均与喷头60的空腔相通，喷嘴63面向且靠近陶瓷过滤器4，转动时喷嘴63掠过陶瓷过滤器4端面上的孔，所述的反吹管64通过支架65固定在外壳5的内壁上，反吹管 64与所述的排气管8在轴向方向同心，反吹管64的另一端靠近排气管8的端部。通过喷嘴 63、孔61、62气流的流速之和大于通过反吹管64气流的流速。压缩空气气流射出孔61、62 时，气流作用力使喷头60转动，喷嘴63的气流喷入陶瓷过滤器4的孔中使颗粒从陶瓷过滤器4上脱离。该颗粒过滤装置再生方法的是，公交车在公交线路某一固定地点发动机暂停，在该地点设压缩空气气源，用外部压缩空气从颗粒过滤器的排气口端向里喷射，使颗粒从过滤器上脱落。脱落的颗粒通过设置在颗粒过滤装置上的旁通管进入设在车外的颗粒收集装置，使脱落的颗粒不飘散在大气中。该再生方法的步骤是，在公交车的发动机暂停期间， 将设在颗粒过滤装置上的用于颗粒排出的旁通管打开，将颗粒收集装置与所述的旁通管联接，将设于车外的压缩空气气源与颗粒过滤装置的排气口联接，控制压缩空气喷射，压缩空气喷射结束后将压缩空气气源从颗粒过滤装置的排气口上卸下，将颗粒收集装置从所述的旁通管上卸下，将颗粒过滤装置上的旁通管关闭。所述的压缩空气压力为0. 6-0. SMpa ；所述的压缩空气喷射的过程为，喷射0. 1秒、空气喷射空气量30-50升，停止喷射1秒，反复上述过程2-10次，停止喷射，结束喷射。本发明与背景技术的技术方案相比可使公交车颗粒过滤装置的结构简化，具体来说该装置的体积较大的部件为一个过滤器、一个旁通管道和一个蝶阀，从而使过滤装置的整体的体积大大缩小，大致与车上消声器体积相当，便于安装，尤其适合公交车辆的改装。 由于颗粒不在过滤装置中燃烧，对陶瓷过滤器的选用可以不考虑温度要求，过滤器的成本可降低；省去加热器和控制加热器大电流的电器元件又使过滤装置的整体成本进一步降低。由于不大量使用车载气源，车上的原有的气动元件工作不会受到影响，如不会出现车载气源压力下降导致车门打不开的现象。同时由于压缩空气是由外部提供的，喷射所需的空气量能得到保证，可提高再生效果。再生后排出的颗粒，输送到收集袋内可作为燃料或作它用；对现有车辆改装时对车辆的压缩空气罐无需增加容量，主要工作量是将所述的颗粒过滤装置取代原来的消声器，改装方便而且改装费用低。
图1为本发明颗粒过滤装置结构示意2是沿图1中A-A线剖视3为气源装置示意4为颗粒收集装置示意5是控制器15的一个实施例示意6是控制器15的另一个实施例原理方框7是控制压缩空气喷射的控制器23的原理方框图
具体实施例方式图1、图2为本发明颗粒过滤装置2实施例结构示意图，图1中陶瓷过滤器4前的箭头为含有颗粒的尾气流向，陶瓷过滤器4中的箭头为无颗粒的尾气流向。现对照
。该装置包括用于颗粒过滤的直径190毫米、长度200毫米壁流式的陶瓷过滤器4、 不锈钢材料制成的外壳5，在陶瓷过滤器4外表面与外壳5内壁之间压填有弹性密封材料 3，所述的外壳5前端设有与发动机排气口相联接的进气管1，外壳5的后端设有排气管8， 外壳5内壁设有挡住陶瓷过滤器4向外壳5前端移动的圆环7，在进气管1与圆环7之间的外壳5上设有用于颗粒排出的旁通管12，旁通管12上设有蝶阀17，驱动蝶阀17开或闭的气动元件16、电磁阀14和控制电磁阀14的控制器15，控制器15装在公交车的驾驶室内， 其特征是，所述的排气管8端部有一外螺纹接头9，旁通管12的端部有外螺纹接头18，所述的颗粒过滤装置安装在公交车上时，接头9、接头18均伸出车外，以方便与设在车外的压缩空气气源和颗粒收集装置联接。为进一步提高逆向喷气再生效果，减小压缩空气在过滤陶瓷上的压力，在上述的颗粒过滤装置中还设有旋转反吹部件，该部件包括条状喷头60、反吹管64、支架65，喷头60 设在反吹管64 —端，喷头60能在反吹管64上转动，喷头中空，喷头60长度方向两端之间有槽状喷嘴63，喷头60 —端的侧面有孔61，喷头60另一端的另一侧面也有孔62，所述的孔 61,62及喷嘴63均与喷头60的空腔相通，喷嘴63面向且靠近陶瓷过滤器4，转动时喷嘴63 掠过陶瓷过滤器4端面上的孔，所述的反吹管64通过支架65固定在外壳5的内壁上，反吹管64与所述的排气管8在轴向方向同心，反吹管64的另一端靠近排气管8的端部。沿压缩空气气流方向喷嘴63截面积与孔61、62的截面积之和小于反吹管64的截面积，压缩空气气流射出孔61、62时，气流作用力使喷头60转动，喷嘴63的气流喷入陶瓷过滤器4的孔使颗粒从陶瓷过滤器4上脱离。所述的蝶阀17与一气动元件16联接，气动元件16为气缸、活塞、弹簧结构，气缸固定不动，向气缸输气时活塞前进蝶阀关闭，气缸无气时弹簧使活塞复位蝶阀打开，其气源来至车上的压缩空气罐的气源，所述的气源受空气电磁阀14控制，电磁阀得电时通气蝶阀关闭；控制电磁阀的方法可以为手动，如控制电磁阀的控制器15为一普通电气开关；也可为自动方法，如控制器15通过检测转速，当转速为零时使电磁阀无电流不通气，蝶阀打开。 控制电磁阀的电源为车载蓄电池。图5为所述的控制器15的一个实施例，该方案控制器15为一电气开关、所述的控制器15为一开关，控制器15与电磁阀14、蓄电池VDD，串联形成控制回路。图6为所述的控制器15的另一个实施例，该方案由转速传感器M、信号放大器A、 功率放大器B和开关K组成，转速传感器瓜的输出为模似信号或脉冲信号，经信号放大器A 整流放大送至功率放大器B放大，功率放大器B通过开关K与电磁阀14连接，正常工作时开关K闭合，当发动机转动时转速传感器瓜有信号输出，电磁阀有电流通过，电磁阀通气； 当发动机停止时转速传感器^无信号输出，电磁阀14无电流通过，电磁阀不通气。当公交车无法及时到固定地点对过滤装置进行再生时，可将开关K断开使电磁阀14无电流通过， 这时电磁阀不通气使阀门17打开，避免陶瓷过滤器4中颗粒积累过多，影响发动机的性能。对所述的公交车颗粒过滤装置进行再生时，应在某一固定地点如终点站或起点站上设一压缩空气气源，如空气压缩机或包括空气压缩机和储气罐的装置，压力保持在 0. 6-0. SMpa ；公交车到站后有一暂停过程，在这过程中，先打开设在颗粒过滤装置上用于颗粒排出的旁通管，将设于车外的颗粒收集袋与所述的旁通管联接，将设于车外的压缩空气气源与颗粒过滤装置的排气口联接，控制压缩空气喷射，压缩空气喷射结束后将设于车外的压缩空气气源从颗粒过滤装置的排气口脱离，将设于车外的颗粒收集袋从所述的旁通管卸下，将所述的旁通管关闭。所述的压缩空气喷射的过程为，喷射0. 1秒、空气喷射空气量30-50升，停止喷射 1秒；反复2-10次，停止喷射；结束喷射。该过程可由一喷射控制器自动控制，该喷射控制器具有喷射时间、次数设定功能、驱动电磁阀喷射或停止喷射压缩空气的的功能，使电磁阀按上述的过程动作功能，以及喷射结束时提示的功能。所述的颗粒收集的过程为，脱离过滤器的颗粒随压缩空气气流，通过一耐压密封软管进入颗粒收集袋，收集袋用过滤布制成，其容积300-600升，颗粒随气流进入收集袋流速大大降低，微粒不会从收集袋中漏出；收集袋有一出料口，收集颗粒时该出料口封闭，出料时该出料口打开。图3为本发明的压缩空气气源装置实施例示意图，气源装置包括压缩空气发生部分25，控制压缩空气喷射的控制器23和电磁阀24，与颗粒过滤装置联接的接头套20、密封垫圈19、一端为喇叭口的气嘴21，联接气嘴21与电磁阀M的耐高压软管22 ；所述的接头套20上有内螺纹与颗粒过滤装置上的伸出车外的接头9联接，联接后接头9的端面、密封垫圈19、气嘴21之间密封；气嘴21套住颗粒过滤装置中的反吹管64。图7为控制压缩空气喷射的控制器23的原理方框图，该控制器包括单片机、以及与单片机I/O 口相连接的键盘、数码管显示器、存储器、功率放大器和指示灯，控制器23还包括供给控制器和电磁阀M的直流电源；键盘用来设定喷射时间值、喷射次数值，显示器为LED数码管或液晶数字显示器用来显示设定的数值，存储器用来存储设定的数值，功率放大器对单片机的输出信号进行放大使电磁阀M动作，单片机内设程序其功能是，接受键盘输入的数值，驱动显示器显示该数值，将该数值存入存储器；接受键盘输入的喷射启动命令，读取存储器中的数值并根据该数值由单片机的输出口输出令电磁阀导通或截止信号， 喷射结束令指示灯亮。所述的单片机型号为89C51。图4为本发明的颗粒收集装置的实施例示意图，包括储存颗粒的收集袋30、收集袋30上设有出料口 31，接头套27、密封垫圈26、进料管观，联接进料管观与收集袋30的耐压密封软管四，接头套27上有内螺纹与颗粒过滤装置上的伸出车外的接头18联接，联接后接头18的端面、密封垫圈沈、进料管观之间密封；收集袋30用过滤布制成，其容积 300-600升，收集袋30放在保护罐32内，防止收集袋损坏。按上述的再生方法和装置，试验情况如下柴油机的型号6110A，陶瓷过滤器直径190毫米、长度200毫米，试验步骤1、在试验台架上柴油机带负荷运转让陶瓷过滤器积累颗粒，耗油14公斤；2、在转速1200转/分、负荷0的工况下，测陶瓷过滤器再生前的背压；3、停机，颗粒过滤装置与压缩空气气源、颗粒收集装置连接；气源为外部储气罐， 压力 0. 6Mpa ；4、压缩空气喷射的过程为，喷射0. 1秒、空气喷射空气量40升，停止喷射1秒；反复3次；停止喷射；卸下压缩空气气源；5、在转速1200转/分、负荷0的工况下，测陶瓷过滤器的再生后的背压；上述试验进行了三次，试验数据如下初始背压(新陶瓷过滤器)32mmHg ；第一次再生前背压69 (mmHg)，再生后背压34 (mmHg)；第二次再生前背压68 (mmHg)，再生后背压33. 5 (mmHg)第三次再生前背压69 (mmHg)，再生后背压34 (mmHg)由此可见，采用上述再生方法及装置能够使陶瓷过滤器上的颗粒得到清除，不会产生积累。在再生的过程中，收集袋也无颗粒外泄的现象。在上述的试验中本实施例的陶瓷过滤器可容纳耗油14公斤所积累的颗粒，而不会导致发动机性能下降，如果选择更大容量的陶瓷过滤器，可容纳更大耗油量所积累的颗粒。一般来说城市公交车的100公里油耗 30公斤(38升)，也就是说车辆连续行程在45公里内采用上述实施例进行再生，都是可行的。一般来说公交车的路线是固定的，往返行程在45公里内，特殊情况下，如车辆不能在45 公里行程内再生，可将颗粒过滤装置上的旁通管道打开使车辆正常行驶。
权利要求
1.一种公交车颗粒过滤装置，该装置包括不锈钢材料制成的外壳(5)，用于过滤公交车排放尾气中颗粒的陶瓷过滤器G)、陶瓷过滤器位于外壳的中段，在陶瓷过滤器圆周表面与外壳内壁之间压填有弹性密封材料(3)，所述的外壳前端设有与发动机排气口相联接的进气管(1)，外壳的后端设有排气管(8)，外壳内壁设有挡住陶瓷过滤器向外壳前端移动的圆环(7)，在进气管与圆环之间的外壳上设有用于颗粒排出的旁通管(12)，旁通管上设有蝶阀(17)，驱动蝶阀开或闭的气动元件(16)、电磁阀(14)和控制电磁阀(14)的控制器 (15)，其特征是所述的排气管端部有接头(9)，旁通管的端部有接头(18)，颗粒过滤装置安装在公交车上时所述的接头(9)和接头(18)均伸出车外。
2.根据权利要求1所述的公交车颗粒过滤装置，其特征是所述的外壳(5)中还设有旋转喷气部件，该部件包括条状喷头(60)、输气的反吹管(64)、支架(65)，喷头设在反吹管一端，喷头能在反吹管上转动，喷头中空，喷头长度方向两端之间有槽状喷嘴(63)，喷头一端的侧面有孔(61)，喷头另一端的另一侧面也有孔(62)，所述的孔(61、62)及喷嘴(63)均与喷头(60)的空腔相通，通过喷嘴(63)、孔(61、62)气流的流速之和大于通过反吹管(64)气流的流速，喷嘴面向且靠近陶瓷过滤器G)，转动时喷嘴(6 掠过陶瓷过滤器(4)端面上的孔，所述的反吹管通过支架(65)固定在外壳(5)的内壁上，反吹管(64)与所述的排气管 (8)在轴向方向同心，反吹管(64)的另一端靠近所述的排气管(8)的端部。
3.根据权利要求1所述的公交车颗粒过滤装置，其特征是，所述的控制器(1 为一电气开关，控制器(15)与电磁阀(14)、蓄电池VDD，串联形成控制回路。
4.根据权利要求1所述的公交车颗粒过滤装置，其特征是，所述的控制器(1 包括由转速传感器^、信号放大器A、功率放大器B、开关K，转速传感器瓜的输出为模似信号或脉冲信号，该信号经信号放大器A整流放大送至功率放大器B，功率放大器B通过开关K与电磁阀(14)连接，蓄电池VDD供控制器和电磁阀工作用。
5.一种公交车颗粒过滤装置的再生方法，其特征是，公交车在公交线路某一固定地点发动机暂停，在该地点设压缩空气气源装置，用压缩空气从颗粒过滤装置的排气口端向里喷射，从颗粒过滤装置上脱落的颗粒通过设置在所述的颗粒过滤装置上的用于颗粒排出的旁通管进入设在车外的颗粒收集装置。
6.根据权利要求5所述的再生方法，其特征是，在公交车的发动机暂停期间，使所述的旁通管处于导通状态，将颗粒收集装置与所述的旁通管联接，将压缩空气气源与颗粒过滤装置的排气口联接，控制压缩空气喷射，喷射结束后压缩空气气源与颗粒过滤装置的排气口脱离，将颗粒收集装置从所述的旁通管上卸下，将旁通管关闭。
7.根据权利要求5所述的再生方法，其特征是，所述的压缩空气压力为0.6-0. SMpa ；所述的压缩空气喷射的过程为，喷射0. 1秒、空气喷射空气量30-50升，停止喷射1秒，反复上述过程2-10次，停止喷射，结束喷射。
8.—种压缩空气气源装置，包括压缩空气发生部分(25)，控制压缩空气喷射的控制器03)和电磁阀(M)，接头套(20)、密封垫圈(19)、一端为喇叭口的气嘴(21)，联接气嘴 (21)与电磁阀04)的耐高压软管02)；所述的接头套00)能与权利要求1的颗粒过滤装置的接头(9)联接，联接后接头(9)的端面、密封垫圈(19)、气嘴之间密封，气嘴套住颗粒过滤装置中的反吹管(64)。
9.一种颗粒收集装置，包括储存从权利要求1的公交车颗粒过滤装置脱落的颗粒的收集袋(30)、接头套(27)、密封垫圈06)、进料管( )，联接进料管08)与收集袋(30)的耐压密封软管(四)，接头套(XT)能与所述的颗粒过滤装置上的接头(18)联接，联接后接头(18)的端面、密封垫圈(沈)、进料管08)之间密封；收集袋(30)用过滤布制成，其容积 300-600升，收集袋上的设有用于出料时打开的出料口(31)。
全文摘要
一种公交车颗粒过滤装置及其再生方法，该颗粒过滤装置的结构简单、体积小、制造成本低、便于安装。该装置包括不锈钢材料制成的外壳，用于过滤公交车排放尾气中颗粒的陶瓷过滤器、所述的外壳前端设有与发动机排气口相联接的进气管，外壳的后端设有排气管，外壳上设有用于颗粒排出的旁通管，旁通管上设有蝶阀，气动元件、电磁阀和控制电磁阀的控制器，公交车在一固定地点停车后，将所述的排气管端部的接头与车外的用于再生的压缩空气气源连接，喷射压缩空气使颗粒从过滤器上脱落，脱落的颗粒通过旁通管进入车外的颗粒收集装置，该颗粒过滤装置与公交车上的消声气体积相当，改装方便。
文档编号F01N3/022GK102477886SQ20101055855
公开日2012年5月30日 申请日期2010年11月21日 优先权日2010年11月21日
发明者高玉琴 申请人:高玉琴