一種柴油機(jī)排氣顆粒物荷電及荷電量測量裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及發(fā)動(dòng)機(jī)排氣后處理技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，是一種適用于柴油機(jī)排氣顆粒物荷電及荷電量測量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]可吸入顆粒物排放所帶來的空氣污染，已成為本世紀(jì)最嚴(yán)重的環(huán)境問題之一。可吸入顆粒物的粒徑越小，顆粒在大氣中懸浮時(shí)間和輸送距離就越遠(yuǎn)，對(duì)人健康的危害就越大。最新研究表明粒徑小于10nm的顆粒能輕易穿透人體細(xì)胞壁，進(jìn)入血液和大腦，甚至能導(dǎo)致某些遺傳性疾病。目前城市中機(jī)動(dòng)車的排氣污染物，尤其是柴油機(jī)排放的微納米級(jí)顆粒物是大氣可吸入顆粒物的主要來源之一，控制柴油機(jī)排氣顆粒物，已引起許多國家和國際組織的重視，成為目前研究熱點(diǎn)。
[0003]隨著柴油機(jī)排放控制技術(shù)的發(fā)展，尤其是后處理技術(shù)的應(yīng)用，柴油機(jī)顆粒物排放總質(zhì)量大幅度減少，但是對(duì)微納米顆粒排放數(shù)目的控制效果并不明顯，而在最新顆粒物排放標(biāo)準(zhǔn)中，顆粒物數(shù)目的控制已成為主要的任務(wù)之一。因此對(duì)顆粒物采用荷電凝并技術(shù)來促進(jìn)微納米顆粒物粒徑生長、減少顆粒物數(shù)目，不僅在柴油機(jī)排氣后處理方面具有重大意義，同時(shí)也將在微納米顆粒物控制領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。因此，采取相關(guān)措施對(duì)柴油機(jī)排氣顆粒進(jìn)行荷電凝并是很有必要的。
[0004]荷電凝并(Electrical Agglomerat1n，EA)技術(shù)以高效，安全，無二次污染且適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，成為目前柴油機(jī)排氣凈化領(lǐng)域新的研究熱點(diǎn)。荷電原理簡單來說就是帶電粒子撞擊柴油機(jī)排氣顆粒物使其帶電。放電電極在負(fù)高壓直流電壓的作用下陰極電暈放電產(chǎn)生電子，由湯森理論知，這些電子在電場作用下的迀移運(yùn)動(dòng)強(qiáng)于其本身無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)。采用負(fù)壓電暈放電且當(dāng)電場強(qiáng)度足夠強(qiáng)時(shí)，陽極(接地極)和陰極(電暈放電極)會(huì)產(chǎn)生較大的電勢差，這些電子在向接地極運(yùn)動(dòng)的過程中能使氣體粒子發(fā)生碰撞電離。新產(chǎn)生帶電粒子在電場作用下向陽極運(yùn)動(dòng)時(shí)也能使氣體粒子發(fā)生碰撞電離，向陽極運(yùn)動(dòng)的電子越來越多。這些帶電粒子在運(yùn)動(dòng)過程中與柴油機(jī)排氣顆粒物發(fā)生碰撞以及顆粒物之間的相互熱運(yùn)動(dòng)碰撞，使顆粒物荷電。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明利用高壓電暈放電技術(shù)，即時(shí)解決柴油機(jī)排氣顆粒物荷電的問題。提出了一種適用于柴油機(jī)排氣顆粒物的荷電裝置及測量荷電量的法拉第筒。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0006]一種柴油機(jī)排氣顆粒物荷電及荷電量測量裝置，包括穩(wěn)壓箱、除水裝置以及荷電反應(yīng)裝置，所述穩(wěn)壓箱的進(jìn)氣口與柴油機(jī)相連、穩(wěn)壓箱的出氣口與所述除水裝置一端相連、所述除水裝置另一端與所述荷電反應(yīng)裝置相連；
[0007]所述除水裝置包括冷卻裝置和加熱裝置;所述冷卻裝置包括不銹鋼波紋管、離心風(fēng)機(jī)，所述離心風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口對(duì)準(zhǔn)所述不銹鋼波紋管;所述加熱裝置包括不銹鋼圓筒、陶瓷管加熱器，所述不銹鋼圓筒設(shè)置在所述陶瓷管加熱器內(nèi)部;所述不銹鋼波紋管一端連接所述穩(wěn)壓箱、另一端連接所述陶瓷管加熱器；
[0008]所述荷電反應(yīng)裝置包括線筒式電暈發(fā)生器、高壓電源;所述線筒式電暈發(fā)生器包括不銹鋼管、內(nèi)電極、保溫棉;所述不銹鋼管的一端與所述陶瓷管加熱器出氣口相連，所述不銹鋼管兩端的管壁上分別設(shè)有孔，所述內(nèi)電極位于不銹鋼內(nèi)部、并且內(nèi)電極的兩端分別從所述孔穿出;所述保溫棉包在所述不銹鋼管外表面;所述不銹鋼管的管體接地；
[0009]所述高壓電源連接所述內(nèi)電極的一端，所述內(nèi)電極的另一端絕緣懸空。
[0010]進(jìn)一步優(yōu)選方案，還包括荷電量測量裝置和流量控制裝置;所述荷電量測量裝置包括數(shù)字電荷儀和法拉第筒，所述法拉第筒的進(jìn)氣口與所述荷電反應(yīng)裝置相連，數(shù)字電荷儀與法拉第筒相連接；
[0011]所述流量控制裝置包括采樣栗和轉(zhuǎn)子流量計(jì);所述轉(zhuǎn)子流量計(jì)與所述法拉第筒的出氣口相連，所述采樣栗與所述轉(zhuǎn)子流量計(jì)連接。
[0012]進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述法拉第筒包括PVC管、不銹鋼外筒、不銹鋼內(nèi)筒;所述不銹鋼外筒的一端與所述PVC管通過橡膠管連接、所述不銹鋼外筒的另一端連接卡箍式快速接頭，所述PVC管作為法拉第筒的進(jìn)氣口端，所述快速接頭作為法拉第筒的出氣口端;所述不銹鋼外筒內(nèi)部兩端分別設(shè)有第一金屬網(wǎng)和第二金屬網(wǎng)，所述第一金屬網(wǎng)、所述第二金屬網(wǎng)均接地;所述不銹鋼內(nèi)筒嵌在所述不銹鋼外筒內(nèi)部，所述不銹鋼內(nèi)筒與所述不銹鋼外筒之間有硅膠層，所述不銹鋼內(nèi)筒通過屏蔽線與所述數(shù)字電荷儀相連;所述不銹鋼內(nèi)筒與所述快速接頭對(duì)應(yīng)的一端內(nèi)部設(shè)有濾紙托架，所述濾紙托架能夠固定濾紙。
[0013]進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述流量控制裝置控制排氣流量為lm3/min?8m3/min。
[0014]進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述加熱裝置還包括溫控儀、熱電偶傳感器及繼電器;所述熱電偶傳感器、所述繼電器均與所述溫控儀相連，所述繼電器還與所述陶瓷管加熱器相連；
[0015]所述熱電偶傳感器設(shè)置在所述陶瓷管加熱器的兩端，分別用于檢測陶瓷管加熱器的進(jìn)氣溫度和出氣溫度;所述溫控儀根據(jù)熱電偶傳感器的檢測值控制繼電器的通斷以控制排氣溫度。
[0016]進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述不銹鋼波紋管中間位置設(shè)有球閥，所述不銹鋼波紋管另一端設(shè)置為S型，所述S型底端設(shè)有閥門。
[0017]進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述線筒式電暈發(fā)生器還包括陶瓷管、密封圈以及絕緣托架;所述密封圈緊貼所述孔;所述陶瓷管套在所述內(nèi)電極的兩端、并且緊貼在所述密封圈上;所述絕緣托架設(shè)置在所述不銹鋼管的兩端以支撐不銹鋼管。
[0018]進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述內(nèi)電極與所述不銹鋼管內(nèi)壁之間的間隙為20?25mm，所述保溫棉的厚度為10?15mm。
[0019]進(jìn)一步優(yōu)選方案，還包括車載ECU;所述車載ECU—方面利用傳感器獲得柴油機(jī)工作狀態(tài)，所述工作狀態(tài)包括柴油機(jī)轉(zhuǎn)速和油門開度，所述車載ECU另一方面根據(jù)工作狀態(tài)選擇最佳的荷電電壓并發(fā)送指令給正/負(fù)高壓電源。
[0020]進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述高壓電源包括正高壓電源和負(fù)高壓電源，所述高壓電源的放電電壓為O?20kV，所述陶瓷管加熱器的加熱溫度為100?500°C。
[0021]本發(fā)明的有益效果:
[0022 ] 1.本發(fā)明利用荷電技術(shù)，基于正/負(fù)高壓電暈放電，更加高效、快速地增加顆粒物荷電量，增大顆粒物粒徑，減少顆粒物數(shù)量，提高DPF捕集效率。
[0023 ] 2.本發(fā)明可以考察電暈放電參數(shù)(放電電壓、分流排氣流量、放電區(qū)域內(nèi)部溫度等因素)對(duì)顆粒荷質(zhì)比的影響，優(yōu)化放電參數(shù)。
[0024]3.本發(fā)明可以探究放電結(jié)構(gòu)參數(shù)(電極直徑、電極材料、電極距離等因素)對(duì)顆粒荷質(zhì)比的影響，優(yōu)化結(jié)構(gòu)參數(shù)。
【附圖說明】
[0025]圖1是本發(fā)明提出的柴油機(jī)排氣顆粒物荷電及荷電量測量裝置示意圖。
[0026]圖2是用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的荷電反應(yīng)器裝置示意圖。
[0027]圖3本發(fā)明的適用于柴油機(jī)的法拉第筒的剖面圖。
[0028]圖4本發(fā)明的適用于柴油機(jī)的法拉第筒的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖中標(biāo)記為:
[0030]1-柴油機(jī)，2-穩(wěn)壓箱，3-離心風(fēng)機(jī)，4-不銹鋼波紋管，5-熱電偶傳感器，6-陶瓷管加熱器，7-不銹鋼圓筒，8-閥門，9-線筒式電暈發(fā)生器，10-法拉第筒，11-轉(zhuǎn)子流量計(jì)，12-采樣栗，13-數(shù)字電荷儀，14-正/負(fù)高壓電源，15-溫控儀，16-繼電器，17-ECU，18-球閥，901 -絕緣托架，902-內(nèi)電極，903-陶瓷管，904-密封圈，905-保溫棉，906-不銹鋼管，1001-PVC管，1002-第一金屬網(wǎng)，1003-橡膠管，1004-不銹鋼內(nèi)筒，1005-硅膠層，1006-不銹鋼外筒，1007-濾紙托架，1008-快速接頭，1009-第二金屬網(wǎng)。
【具體實(shí)施方式】
[0031]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0032]如圖1所示，為本發(fā)明提出的柴油機(jī)排氣顆粒物荷電及荷電量測量裝置示意圖。包括:穩(wěn)壓箱2、除水裝置、荷電反應(yīng)裝置、荷電量測量裝置以及流量控制裝置;穩(wěn)壓箱與柴油機(jī)排氣口連接，用于緩和排出的排氣氣流。
[0033]除水裝置包括冷卻裝置和加熱裝置;所述冷卻裝置為風(fēng)冷系統(tǒng)，包括不銹鋼波紋管4和離心風(fēng)機(jī)3，所述不銹鋼波紋管4的一端連接穩(wěn)壓箱2的出氣口、另一端連接加熱裝置，不銹鋼波紋管4的中間一處設(shè)有球閥18，不銹鋼波紋管4的另一端設(shè)置為S形，并且在S形底部設(shè)置一個(gè)閥門8，所述離心風(fēng)機(jī)3放置在不銹鋼波紋管4附近、并且將離心風(fēng)機(jī)3的出風(fēng)口對(duì)準(zhǔn)不銹鋼波紋管的S段，使柴油機(jī)I排出的尾氣溫度下降并減少氣流中的水分。所述加熱裝置包括陶瓷管加熱器6、設(shè)置在陶瓷管加熱器內(nèi)部的不銹鋼圓筒7、熱電偶傳感器5、溫控儀15和繼電器16;所述陶瓷管加熱器6的進(jìn)氣口與不銹鋼波紋管的S形端相連接、陶瓷管加熱器的出氣口與荷電反應(yīng)裝置連接;所述熱電偶傳感器5、所述繼電器16均與所述溫控儀15相連接，所述繼電器16還與陶瓷管加熱器6相連接;所述熱電偶傳感器5為2個(gè)，分別放置在陶瓷管加熱器的進(jìn)氣口和出氣口的位置，用于檢測柴油機(jī)I排氣被冷卻裝置冷卻后的溫度和被陶瓷管加熱器加熱后的溫度，溫控儀根據(jù)熱電偶傳感器的檢測值控制繼電器的通斷、進(jìn)而實(shí)現(xiàn)控制陶瓷管加熱器的通斷以控制排氣的溫度；陶瓷管加熱器內(nèi)部的不銹鋼圓筒7能夠增大加熱面積，使加熱效果更好。
[0034]所述荷電反應(yīng)裝置包括線筒式電暈發(fā)生器9和正/負(fù)高壓電源14，如圖2所示;所述線筒式電暈發(fā)生器9包括不銹鋼管906、內(nèi)電極902、保溫棉905、密封圈904、陶瓷管903和絕緣托架901;所述不銹鋼管906的一端與所述陶瓷管加熱器6的出氣口相連，所述不銹鋼管兩端的管壁上分別設(shè)有孔，所述孔上面緊貼密封圈904，所述內(nèi)電極902位于不銹鋼內(nèi)部、并且與不銹鋼管內(nèi)壁之間的間隙為20?25mm，所述內(nèi)電極的兩端分別從所述孔穿出，穿出孔的內(nèi)電極部分套有陶瓷管903;所述保溫棉905包在所述不銹鋼管906的外表面，所述保溫棉的厚度為10?15_，所述保溫棉用來保持荷電反應(yīng)的溫度;所述不銹鋼管的管體接地;所述絕緣托架901位于不銹鋼管的兩端，對(duì)不銹鋼管起到支撐保護(hù)作用。所述正/負(fù)高壓電源14連接所述內(nèi)電極902的一端，所述內(nèi)電極的另一端用絕緣膠布封起來并懸空。
[0035]所述荷電量測量裝置包括數(shù)字電荷儀13和改進(jìn)的法拉第筒10，圖3和圖4為法拉第筒的結(jié)構(gòu)圖。所述法拉第筒10的進(jìn)氣口與所述不銹鋼