一種車載水冷式ntp發(fā)生系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于柴油機(jī)后處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種車載水冷式NTP發(fā)生系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會(huì)工業(yè)的快速發(fā)展，柴油機(jī)在工程機(jī)械和社會(huì)交通等領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用，由此造成的環(huán)境問題也日益突出。為了減輕柴油機(jī)有害氣體排放對(duì)環(huán)境造成的污染，各國(guó)實(shí)行了更加嚴(yán)格的排放法規(guī)。
[0003]NOx和PM是柴油機(jī)主要的兩種有害氣體排放，嚴(yán)重者威脅人類的健康。目前，SCRSelective catalytic reduct1n，SCR技術(shù)可有效降低N0X。但其使用成本較高，技術(shù)尚不成熟。微粒捕集器(Diesel particulate filter，DPF)技術(shù)被認(rèn)為是降低PM排放最有效的后處理技術(shù)之一。但隨著PM沉積量的增加，使得DPF的排氣背壓增加，一般認(rèn)為當(dāng)DPF的排氣背壓超過20kPa時(shí)柴油機(jī)的性能會(huì)顯著惡化，故必須對(duì)DPF進(jìn)行再生。
[0004]DPF常用的再生方法主要包括熱再生、催化再生。熱再生會(huì)因加熱不均造成較大的壁面溫度梯度，導(dǎo)致局部過熱，引起結(jié)構(gòu)損壞。催化再生使用催化劑可將PM的燃燒溫度降低至IJ200?300°C，以實(shí)現(xiàn)再生。但該技術(shù)要求燃油的S含量一般在150 X 10—6以下，否則會(huì)造成催化劑硫中毒，這不適合我國(guó)目前燃油品質(zhì)不高的國(guó)情。
[0005]低溫等離子體(Non-thermal plasma，NTP)技術(shù)是一種新興的柴油機(jī)排氣凈化技術(shù)。NTP發(fā)生器在高壓放電期間，高能電子作用于放電間隙內(nèi)的氣體，能夠產(chǎn)生O3、NO2、OH等強(qiáng)氧化性物質(zhì)。NTP再生DPF技術(shù)正是利用這些強(qiáng)氧化性物質(zhì)與PM發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)PM的清除。
[0006]NTP再生DPF技術(shù)具有高效、安全、無二次污染的特點(diǎn)，已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)學(xué)者的研究熱點(diǎn)。例如專利CN201371026Y描述了一種NTP直接處理柴油機(jī)尾氣的方法，雖然此方法可有效轉(zhuǎn)化柴油機(jī)有害氣體，但柴油機(jī)尾氣直接通入該裝置，使其工作狀態(tài)不穩(wěn)定，且轉(zhuǎn)化效率不夠高。專利CN102678238B描述了利用NTP再生DPF，降低柴油機(jī)有害排放的控制方法，但未對(duì)NTP發(fā)生器部分進(jìn)行詳盡闡述。本實(shí)用新型是利用NTP間接處理柴油機(jī)有害氣體，并詳細(xì)闡述一種可車載、穩(wěn)定的NTP發(fā)生器系統(tǒng)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種可車載、穩(wěn)定的介質(zhì)阻擋放電式NTP產(chǎn)生系統(tǒng)，以期對(duì)柴油機(jī)有害氣體排放物尤其是NOx和PM排放，進(jìn)行有效、連續(xù)的轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)DPF再生，讓柴油機(jī)排放滿足日益嚴(yán)格的排放法規(guī)。本NTP發(fā)生器系統(tǒng)工作狀態(tài)穩(wěn)定、有害氣體的轉(zhuǎn)化效率高。
[0008]本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的的。
[0009]一種車載水冷式NTP發(fā)生系統(tǒng)，包括電源供給部分、NTP發(fā)生器、柴油機(jī)系統(tǒng)、進(jìn)出氣系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)，
[0010]所述柴油機(jī)系統(tǒng)包括柴油機(jī)、冷卻水箱、排氣管、柴油機(jī)蓄電池、油門位置傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器、DPF、壓力傳感器和ECU控制系統(tǒng)，所述冷卻水箱位于柴油機(jī)的前端、并與柴油機(jī)冷卻水進(jìn)口相連，排氣管從柴油機(jī)的排氣出口一直延伸到車體后端，柴油機(jī)蓄電池與柴油機(jī)的啟動(dòng)電機(jī)同側(cè)、且用兩根電路連接線連接，油門位置傳感器安裝于油門踏板上，轉(zhuǎn)速傳感器安裝于柴油機(jī)曲軸飛輪盤旁的機(jī)體上，DPF安裝于封裝體內(nèi)、并通過法蘭面板連接在排氣管上，壓力傳感器安裝于封裝體的兩端，所述油門位置傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器、和壓力傳感器均與ECU控制系統(tǒng)通過信號(hào)線連接；
[0011]所述電源供給部分包括逆變電源、智能電子沖擊機(jī)、調(diào)壓器和示波器，所述逆變電源與柴油機(jī)蓄電池電聯(lián)接，智能電子沖擊機(jī)與逆變電源電聯(lián)接，調(diào)壓器、示波器均與智能電子沖擊機(jī)電聯(lián)接；
[0012]所述NTP發(fā)生器包括石英玻璃管、中心低壓電極、高壓電極、階梯孔、前端蓋、后端蓋，所述中心低壓電極兩端設(shè)有外螺紋，所述中心低壓電極位于石英玻璃管中、且與石英玻璃管同軸，中心低壓電極與石英玻璃管圍成放電間隙，兩個(gè)階梯孔分別裝于中心低壓電極上、并位于石英玻璃管兩端，兩端的所述階梯孔上分別設(shè)有均與放電間隙連通的進(jìn)氣孔、出氣孔，所述前端蓋、后端蓋上分別設(shè)有進(jìn)水孔、出水孔，所述進(jìn)水孔、出水孔分別與冷卻水箱連通，所述前端蓋、后端蓋分別與所述中心低壓電極的兩端螺紋連接，所述高壓電極上設(shè)有高壓電極接線柱，前蓋板與階梯孔之間設(shè)有與中心低壓電極連接的低壓電極接線柱;所述NTP發(fā)生器的低壓電極與示波器相連，高壓電極與智能電子沖擊機(jī)的輸出端相連，所述電源供給部分的測(cè)量電路由第一支路、第二支路構(gòu)成，第一支路由電容和電容串聯(lián)組成，第二支路由測(cè)量電容和NTP發(fā)生器串聯(lián)組成，第一支路、第二支路分別引線接地，并與示波器連接；
[0013]所述進(jìn)出氣系統(tǒng)包括空壓機(jī)、穩(wěn)壓箱、質(zhì)量流量控制器、噴嘴，所述空壓機(jī)通過管道與階梯孔上的進(jìn)氣孔相連通，所述穩(wěn)壓箱和質(zhì)量流量控制器設(shè)置在空壓機(jī)與進(jìn)氣孔之間的管道上;所述噴嘴設(shè)置在排氣管上、且與排氣管連通，所述噴嘴與所述出氣孔連通；
[0014]所述冷卻系統(tǒng)包括水栗和紅外測(cè)溫儀，所述水栗裝于進(jìn)水孔與冷卻水箱之間的管道上，紅外測(cè)溫儀裝于在石英玻璃管的正前方、并與水栗通過信號(hào)線連接。
[0015]優(yōu)選地，所述中心低壓電極為不銹鋼管，所述高壓電極采用長(zhǎng)度可在100?400mm范圍內(nèi)調(diào)節(jié)的鐵絲網(wǎng)。
[0016]優(yōu)選地，所述小型空壓機(jī)與進(jìn)氣孔之間、出氣孔與噴嘴之間的管道均為隔熱耐腐蝕的管路。
[0017]優(yōu)選地，石英玻璃管的壁厚為1-3_，中心低壓電極和石英玻璃管之間的放電間隙為2_3mm0
[0018]優(yōu)選地，所述進(jìn)水孔、出水孔處分別設(shè)有一個(gè)向上延伸的水管彎頭。
[0019]本實(shí)用新型所述的車載水冷式NTP發(fā)生系統(tǒng)，所述NTP發(fā)生器為同軸介質(zhì)阻擋放電式NTP產(chǎn)生系統(tǒng)，其工作基本原理是:通過介質(zhì)阻擋放電在放電區(qū)間內(nèi)空氣等氣源會(huì)被擊穿，產(chǎn)生低溫等離子體，其中包含大量0、02、03、0Η、Ν02以及氮、氧原子的各種激發(fā)態(tài)。這些物質(zhì)有很強(qiáng)的氧化性，以O(shè)3和NO2為例，可以將柴油機(jī)有害氣體氧化，促使PM分解，實(shí)現(xiàn)DPF再生，保證柴油機(jī)可靠穩(wěn)定運(yùn)行。
[0020]本實(shí)用新型所述的車載水冷式NTP發(fā)生系統(tǒng)具有以下優(yōu)勢(shì):
[0021]①采用冷卻水箱中的冷卻水引入位于中心低壓電極中，以冷卻NTP發(fā)生器產(chǎn)生的熱量，同時(shí)，冷卻系統(tǒng)中的紅外測(cè)溫儀實(shí)時(shí)檢測(cè)放電區(qū)域的溫度，并將所測(cè)溫度反饋給水栗，以此控制冷卻水的流量，保持放電區(qū)域溫度維持在最佳的溫度區(qū)間，保證發(fā)生器可靠穩(wěn)定工作，增大了產(chǎn)生的活性氣體濃度;使放電區(qū)域溫度保持在最佳值，從而使發(fā)生器工作更加穩(wěn)定。另外，在NTP發(fā)生器前蓋板和后蓋板處設(shè)置向上彎曲的水管彎頭，可使冷卻水充滿中心低壓電極，從而使整個(gè)放電區(qū)間冷卻冷均勻，提高NTP發(fā)生器工作的穩(wěn)定性，增大產(chǎn)生的活性氣體濃度。
[0022]②所述NTP發(fā)生器中，所述中心低壓電極為不銹鋼管，兩端設(shè)有兩個(gè)階梯孔，保證中心低壓電極與石英玻璃管的同軸度。石英玻璃管作為放電介質(zhì)，其壁厚為l_3mm，中心低壓電極和石英玻璃管之間的放電間隙為2_3mm，能夠形成穩(wěn)定均勻的放電空間，且其產(chǎn)生的活性物質(zhì)能夠達(dá)到處理有害氣體和再生DPF的要求。鐵絲網(wǎng)作為高壓電極，鐵絲網(wǎng)通過卡環(huán)緊密包裹與石英玻璃管的外壁，通過改變卡環(huán)的位置可改變鐵絲網(wǎng)的長(zhǎng)度，使其可在100?400mm的范圍調(diào)節(jié)，當(dāng)進(jìn)氣流量較大可選擇增加鐵絲網(wǎng)長(zhǎng)度，增加放電區(qū)域面積，增大產(chǎn)生的NTP活性氣體濃度。提高有害氣體的轉(zhuǎn)化效率。
[0023]當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較高，排氣流量較大，需要產(chǎn)生較大的活性氣體濃度。此時(shí)，增加氣源流量，增大鐵絲網(wǎng)長(zhǎng)度，調(diào)節(jié)放電電壓和放電頻率，使之產(chǎn)生的NTP活性氣體濃度最大，與較高轉(zhuǎn)速和較大排氣流量的工況相匹配。反之，亦然。
[0024]③ECU控制系統(tǒng)根據(jù)柴油機(jī)工況信號(hào)和DPF背壓信號(hào)，自動(dòng)調(diào)整NTP發(fā)生器的工作參數(shù)。
[0025]④所述進(jìn)出氣系統(tǒng)，裝有穩(wěn)壓箱和質(zhì)量流量控制器，精確控制進(jìn)氣量。NTP活性物質(zhì)的活性受溫度影響較大，且具有強(qiáng)氧化性，整個(gè)管路使用隔熱耐腐蝕材料，保持發(fā)生器產(chǎn)生的NTP活性氣體的活性。
[0026]⑤在處理柴油機(jī)多種有害排放物(N0、HC、C0、PM)的同時(shí)，還可以實(shí)現(xiàn)DPF的再生，
且不受燃油品質(zhì)的限值。
【附圖說明】
[0027]圖1是本實(shí)用新型所述車載水冷式NTP發(fā)生系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖2是所述NTP發(fā)生器裝置結(jié)構(gòu)圖。
[0029]圖3是所述電源供給部分示意圖。
[0030]附圖標(biāo)記說明如下:
[0031]1-電源供給部分、101-逆變電源、102-調(diào)壓器，103-示波器，104-智能電子沖擊機(jī)，2-NTP發(fā)生器，201-石英玻璃、202-中心低壓電極、203-高壓電極、204-進(jìn)氣孔，205-階梯孔，206-前端蓋，207-水管彎頭，208-放電間隙，209-低壓電極接線柱，210-高壓電極接線柱，211-出氣孔，212-后端蓋，3-柴油機(jī)系統(tǒng)，301-柴油機(jī)、302-冷卻水箱、303-排氣管、304-柴油機(jī)蓄電池、305-啟動(dòng)電機(jī)、306-轉(zhuǎn)速傳感器、307-油門位置傳感器、308-壓力傳感器、309-壓力傳感器，310-ECU控制系統(tǒng)，4-管路，501-電路連接線，502-電容C1,503-電容C2，504-電容C3，6_進(jìn)出氣系統(tǒng)，601空壓機(jī)、602穩(wěn)壓箱，603質(zhì)量流量控制器，7-冷卻系統(tǒng)，701水栗，702紅外測(cè)溫儀。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面結(jié)合附圖以及具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不限于此。
[0033]如圖1、圖2和圖3所示，本實(shí)用新型提供的車載水冷式NTP發(fā)生系統(tǒng)，包括電源供給部