一种车载水冷式ntp发生系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于柴油机后处理技术领域，尤其是一种车载水冷式ΝΤΡ发生系统。
【背景技术】
[0002]随着社会工业的快速发展，柴油机在工程机械和社会交通等领域得到了越来越广泛的应用，由此造成的环境问题也日益突出。为了减轻柴油机有害气体排放对环境造成的污染，各国实行了更加严格的排放法规。
[0003]NOJPPM是柴油机主要的两种有害气体排放，严重者威胁人类的健康。目前，SCRSelective catalytic reduct1n，SCR技术可有效降低N0X。但其使用成本较高，技术尚不成熟。微粒捕集器(Diesel particulate filter, DPF)技术被认为是降低PM排放最有效的后处理技术之一。但随着PM沉积量的增加，使得DPF的排气背压增加，一般认为当DPF的排气背压超过20kPa时柴油机的性能会显著恶化，故必须对DPF进行再生。
[0004]DPF常用的再生方法主要包括热再生、催化再生。热再生会因加热不均造成较大的壁面温度梯度，导致局部过热，引起结构损坏。催化再生使用催化剂可将PM的燃烧温度降低到200?300°C，以实现再生。但该技术要求燃油的S含量一般在150X 10 6以下，否则会造成催化剂硫中毒，这不适合我国目前燃油品质不高的国情。
[0005]低温等离子体(Non-thermal plasma, NTP)技术是一种新兴的柴油机排气净化技术。NTP发生器在高压放电期间，高能电子作用于放电间隙内的气体，能够产生03、N02、0H等强氧化性物质。NTP再生DPF技术正是利用这些强氧化性物质与PM发生复杂的化学反应实现PM的清除。
[0006]NTP再生DPF技术具有高效、安全、无二次污染的特点，已经成为国内学者的研究热点。例如专利CN201371026Y描述了一种NTP直接处理柴油机尾气的方法，虽然此方法可有效转化柴油机有害气体，但柴油机尾气直接通入该装置，使其工作状态不稳定，且转化效率不够高。专利CN102678238B描述了利用NTP再生DPF，降低柴油机有害排放的控制方法，但未对NTP发生器部分进行详尽阐述。本发明是利用NTP间接处理柴油机有害气体，并详细阐述一种可车载、稳定的NTP发生器系统。
【发明内容】
[0007]本发明所要解决的技术问题是提供一种可车载、稳定的介质阻挡放电式NTP产生系统，以期对柴油机有害气体排放物尤其是NOJP PM排放，进行有效、连续的转化，实现DPF再生，让柴油机排放满足日益严格的排放法规。本NTP发生器系统工作状态稳定、有害气体的转化效率高。
[0008]本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
[0009]—种车载水冷式NTP发生系统，包括电源供给部分、NTP发生器、柴油机系统、进出气系统和冷却系统，
[0010]所述柴油机系统包括柴油机、冷却水箱、排气管、柴油机蓄电池、油门位置传感器、转速传感器、DPF、压力传感器和ECU控制系统，所述冷却水箱位于柴油机的前端、并与柴油机冷却水进口相连，排气管从柴油机的排气出口一直延伸到车体后端，柴油机蓄电池与柴油机的起动电机同侧、且用两根电路连接线连接，油门位置传感器安装于油门踏板上，转速传感器安装于柴油机曲轴飞轮盘旁的机体上，DPF安装于封装体内、并通过法兰面板连接在排气管上，压力传感器安装于封装体的两端，所述油门位置传感器、转速传感器、和压力传感器均与ECU控制系统通过信号线连接；
[0011]所述电源供给部分包括逆变电源、智能电子冲击机、调压器和示波器，所述逆变电源与柴油机蓄电池电联接，智能电子冲击机与逆变电源电联接，调压器、示波器均与智能电子冲击机电联接；
[0012]所述NTP发生器包括石英玻璃管、中心低压电极、高压电极、阶梯孔、前端盖、后端盖，所述中心低压电极两端设有外螺纹，所述中心低压电极位于石英玻璃管中、且与石英玻璃管同轴，中心低压电极与石英玻璃管围成放电间隙，两个阶梯孔分别装于中心低压电极上、并位于石英玻璃管两端，两端的所述阶梯孔上分别设有均与放电间隙连通的进气孔、出气孔，所述前端盖、后端盖上分别设有进水孔、出水孔，所述进水孔、出水孔分别与冷却水箱连通，所述前端盖、后端盖分别与所述中心低压电极的两端螺纹连接，所述高压电极上设有高压电极接线柱，前盖板与阶梯孔之间设有与中心低压电极连接的低压电极接线柱；所述NTP发生器的低压电极与示波器相连，高压电极与智能电子冲击机的输出端相连，所述电源供给部分的测量电路由第一支路、第二支路构成，第一支路由电容和电容串联组成，第二支路由测量电容和NTP发生器串联组成，第一支路、第二支路分别引线接地，并与示波器连接;
[0013]所述进出气系统包括空压机、稳压箱、质量流量控制器、喷嘴，所述空压机通过管道与阶梯孔上的进气孔相连通，所述稳压箱和质量流量控制器设置在空压机与进气孔之间的管道上；所述喷嘴设置在排气管上、且与排气管连通，所述喷嘴与所述出气孔连通；
[0014]所述冷却系统包括水栗和红外测温仪，所述水栗装于进水孔与冷却水箱之间的管道上，红外测温仪装于在石英玻璃管的正前方、并与水栗通过信号线连接。
[0015]优选地，所述中心低压电极为不锈钢管，所述高压电极采用长度可在100?400_范围内调节的铁丝网。
[0016]优选地，所述小型空压机与进气孔之间、出气孔与喷嘴之间的管道均为隔热耐腐蚀的管路。
[0017]优选地，石英玻璃管的壁厚为1-3_，中心低压电极和石英玻璃管之间的放电间隙为 2_3mm0
[0018]优选地，所述进水孔、出水孔处分别设有一个向上延伸的水管弯头。
[0019]本发明所述的车载水冷式NTP发生系统，所述NTP发生器为同轴介质阻挡放电式NTP产生系统，其工作基本原理是:通过介质阻挡放电在放电区间内空气等气源会被击穿，产生低温等离子体，其中包含大量0、02、03、0H、N02以及氮、氧原子的各种激发态。这些物质有很强的氧化性，以03和N0 2为例，可以将柴油机有害气体氧化，促使PM分解，实现DPF再生，保证柴油机可靠稳定运行。
[0020]本发明所述的车载水冷式NTP发生系统具有以下优势:
[0021]①采用冷却水箱中的冷却水引入位于中心低压电极中，以冷却NTP发生器产生的热量，同时，冷却系统中的红外测温仪实时检测放电区域的温度，并将所测温度反馈给水栗，以此控制冷却水的流量，保持放电区域温度维持在最佳的温度区间，保证发生器可靠稳定工作，增大了产生的活性气体浓度；使放电区域温度保持在最佳值，从而使发生器工作更加稳定。另外，在NTP发生器前盖板和后盖板处设置向上弯曲的水管弯头，可使冷却水充满中心低压电极，从而使整个放电区间冷却冷均匀，提高NTP发生器工作的稳定性，增大产生的活性气体浓度。
[0022]②所述NTP发生器中，所述中心低压电极为不锈钢管，两端设有两个阶梯孔，保证中心低压电极与石英玻璃管的同轴度。石英玻璃管作为放电介质，其壁厚为1_3_，中心低压电极和石英玻璃管之间的放电间隙为2-3mm，能够形成稳定均匀的放电空间，且其产生的活性物质能够达到处理有害气体和再生DPF的要求。铁丝网作为高压电极，铁丝网通过卡环紧密包裹与石英玻璃管的外壁，通过改变卡环的位置可改变铁丝网的长度，使其可在100?400mm的范围调节，当进气流量较大可选择增加铁丝网长度，增加放电区域面积，增大产生的NTP活性气体浓度。提高有害气体的转化效率。
[0023]当发动机转速较高，排气流量较大，需要产生较大的活性气体浓度。此时，增加气源流量，增大铁丝网长度，调节放电电压和放电频率，使之产生的NTP活性气体浓度最大，与较高转速和较大排气流量的工况相匹配。反之，亦然。
[0024]③EOT控制系统根据柴油机工况信号和DPF背压信号，自动调整NTP发生器的工作参数。
[0025]④所述进出气系统，装有稳压箱和质量流量控制器，精确控制进气量。NTP活性物质的活性受温度影响较大，且具有强氧化性，整个管路使用隔热耐腐蚀材料，保持发生器产生的NTP活性气体的活性。
[0026]⑤在处理柴油机多种有害排放物(N0、HC、C0、PM)的同时，还可以实现DPF的再生，
且不受燃油品质的限值。
【附图说明】
[0027]图1是本发明所述车载水冷式NTP发生系统的结构示意图。
[0028]图2是所述NTP发生器装置结构图。
[0029]图3是所述电源供给部分示意图。
[0030]附图标记说明如下:
[0031]1-电源供给部分、101-逆变电源、102-调压器，103-示波器，104-智能电子冲击机，2-NTP发生器，201-石英玻璃、202-中心低压电极、203-高压电极、204-进气孔，205-阶梯孔，206-前端盖，207-水管弯头，208-放电间隙，209-低压电极接线柱，210-高压电极接线柱，211-出气孔，212-后端盖，3-柴油机系统，301-柴油机、302-冷却水箱、303-排气管、304-柴油机蓄电池、305-启动电机、306-转速传感器、307-油门位置传感器、308-压力传感器、309-压力传感器，310-ECU控制系统，4-管路，501-电路连接线，502-电容Q，503-电容C2，504-电容C3，6-进出气系统，601空压机、602稳压箱，603质量流量控制器，7-冷却系统，701水栗，702红外测温仪。
【具体实施方式】
[0032]下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
[0033]如图1、图2和图3所示，本发明提供的车载水冷式NTP发生系统，包括电源供给部分，NT