CN101443620A - 热交换器和用于处理内燃机废气的方法 - Google Patents

热交换器和用于处理内燃机废气的方法 Download PDF

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Abstract

一种组合的废气冷却器和非热等离子装置，其具有相互热交换连通的第一和第二流体通道。一个或多个电极设置在第二流体通道中。所述电极连接到电压源上。当足够幅度的电压施加到电极上时，在第二流体通道中产生非热等离子。所述装置可以构造为壳管式热交换器或叠管型热交换器的形式，其中电极延伸通过热交换管。热废气优选地流动通过管子，与液体制冷剂热交换接触，从而冷却废气。电极在管子内部产生非热等离子，从而将废气中的至少一部分NO转化为NO2，该NO2与废气中的烟灰反应以产生出CO2和N2，由此清洁废气。

Description

热交换器和用于处理内燃机废气的方法
技术领域
本发明涉及结合有非热等离子发生装置的热交换器。本发明还涉及用于处理内燃机的废气的方法，例如通过使用结合有非热等离子发生装置的热交换器来进行冷却和/或减少在这些废气中的氮氧化物(NOX)和烟灰的排放。
背景技术
内燃机的废气可以包含许多燃烧副产物，包括NOX、颗粒状物质例如含碳烟灰以及未燃烧的烃类燃料。具体地说，柴油发动机的废气包含大量的NOX和烟灰，并且NOX的含量在所谓的“稀燃”发动机的废气中也很高，其中，在该“稀燃”发动机中，燃料与过量的氧一起燃烧以便提高发动机效率。稀燃发动机的废气流也会包含大量的氧。将Nox、烟灰和挥发性有机化合物释放到大气中的不利作用是公知的。Nox有助于光化学雾、酸雨和臭氧的产生。在空气中的烟灰颗粒导致可见度更差以及呼吸疾病。
在压缩(柴油)和火花点火发动机两者中，已经采用废气处理系统来降低NOX的排放。可以用来使得一部分废气重新循环进入发动机的这些处理系统能够使柴油发动机的NOX排放物降低40％至50％，并且通过使用废气冷却器例如小型式翅管热交换器来冷却废气从而可以实现更大的排放降低。但是，在能量输出和燃油经济性受到负面影响之前在能够重新导入到发动机中的废气量方面存在限制，并且已经发现将废气重新导入到发动机中能够明显增大废气的烟灰含量。
在废气中存在大量烟灰会导致废气冷却器的内表面结垢。人们认为由于在热交换表面上产生传导性较低的热阻层、在热交换表面上产生表面粗糙度从而增大压降并且限制了用于废气流经的尤其在小直径管中的通道，所以结垢会降低冷却器的性能。
已知使用颗粒物捕获器和/或过滤器来降低废气流的烟灰含量。这些捕获器和过滤器中的一些可以包括等离子反应器，该反应器产生出NO2以与烟灰反应并且将它转变成气态CO和/或CO2。还已知的是，可以通过在冷却器上游设置颗粒物捕获器或过滤器来降低或防止废气冷却器的结垢。但是，这些系统存在以下缺点，即为了降低烟灰含量需要在废气流中加入额外组件。这增加了排气系统的成本和复杂性。
仍然需要一种废气系统，在废气系统中，废气冷却器的结垢被以比已知系统更简单并且更节约的方式部分地或完全地防止。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种热交换器，它包括：在第一入口和第一出口之间延伸的第一流体通道；在第二入口和第二出口之间延伸的第二流体通道，其中所述第一和第二流体通道彼此密封；至少一个热交换表面，通过这些热交换表面第一和第二流体通道彼此热交换连通；以及位于所述第二流体通道中的至少一个电极；其中所述至少一个电极与电压源连接，该电压源在热交换器使用期间向所述至少一个电极施加电压；并且其中所述电压的幅度足以使得所述至少一个电极在所述第二流体通道中产生出非热等离子。
根据另一个方面，提供了一种用于降低在内燃机的废气流中的氮氧化物的排放的方法。该方法包括：(a)在内燃机的废气流中设置根据本发明的热交换器；(b)使热废气通过废气流并且通过热交换器的第二流体通道，从而流经所述废气流的热废气通过第二入口进入热交换器，流经所述第二流体通道并且通过所述第二出口离开所述热交换器；其中所述热废气包含有一定量的一氧化氮和含碳烟灰；(c)使得冷却剂通过第一流体通道；以及(d)给电压源供电以便向至少一个电极施加电压；其中所述电压的幅度足以使得至少一个电极在第二流体通道中产生出非热等离子，其中所述非热等离子使得在热废气中的至少一部分一氧化氮转变成二氧化氮，该二氧化氮与烟灰反应以产生出二氧化碳和氮气。
附图说明
下面将参照以下附图只是以实施例的方式对本发明的优选实施方案进行说明，其中：
图1为根据本发明第一优选实施方案的热交换器的示意性纵向截面；
图2为沿着图1的II-II’线的横截面；
图3和4为图1的热交换器的侧视图，其中第二入口和出口接头是倾斜的；
图5显示出用在图1所示的热交换器中的电极间隔件的优选形式；
图6为根据本发明第二优选实施方案的热交换器的示意性纵向截面；
图7为拆除了端盖138的图6的热交换器的端视图，并且显示出许多可能的电极和间隔件的配置；以及
图8为图6的热交换器的示意性透视图。
具体实施方式
图1至4示意性地显示出根据本发明的第一优选热交换器10。热交换器10为“壳管”式，它包括相互平行延伸并且限定有纵向轴线A的多个管子12。这些管子12以管束14的形式布置。为了简化，在图1中只显示出管束14的六根管子12。管束14沿着其侧面由轴向延伸的外壳或壳体16封装。热交换器10的外壳16具有与纵向轴线A平行地延伸的圆柱形侧壁。要理解的是，外壳16不必是圆柱形的，而是可以为任意所期望的形状。例如，外壳16可以具有规则或不规则多边形形式的横截面。
外壳16的侧壁设有第一入口18和第一出口20，它们通过位于管子12的端部之间的第一流体通道21相互连通，该第一流体通道包括外壳16的内部。在使用中，第一热交换流体与管子12的外表面接触并且流经在第一入口18和第一出口20之间的外壳16的内部。第一入口18和第一出口20分别设有第一入口和出口接头19和25，第一流体通过这些接头进入和离开第一流体通道21。在这些附图中所示的热交换器10中，入口和出口接头19、25采用圆柱形管子形式，它们从外壳16的侧壁以90度向外延伸。但是，要理解的是，接头19、25可以采用各种结构，并且它们可以相对于外壳16成小于或大于90度。
第一入口和出口18、20沿着轴线A间隔开以形成第一热交换流体的轴向流。另外，第一入口和出口18、20可以在圆周上间隔开以确保在管束14上形成横向流动。在这些附图中所示的实施例中，第一入口和出口18、20及它们相应的接头19、25在圆周上间隔大约180度。
外壳16的侧壁也具有第二入口22和第二出口24，它们通过包括管子12的内部26的第二流体通道23相互连通。在使用中，第二热交换流体流经位于第二入口22和第二出口24之间的管子12的内部26，第二流体通过管子12的侧壁与第一流体进行热交换。
第二入口和出口22、24分别设有第二入口和出口接头27、29，第二流体通过这些接头进入和离开第二流体通道21。针对第一入口和出口18、20以及接头19、25的形状和位置的上述说明也适用于第二入口和出口22、24及它们的相应的接头27、29。
热交换器还包括在管子的端部附近的密封部件，用于防止流体在流体通道21、23之间流动。在图1中所示的实施方案中，密封部件包括一对穿孔管板28、30，也被称为“顶盖”，它们与管子12的端部密封接合。管板28、30还具有密封在外壳16的侧壁上的周边外缘。在这些附图中所示的热交换器10中，管板28、30为圆形。但是，要理解的是，管板28、30的形状可以变化并且由外壳16的形状决定。
要理解的是，顶盖的使用对于本发明不是重要的。可以采用其它类型的密封部件。例如，可以使用“无顶盖”结构来构成热交换器10，从而无需穿孔管板，其中在该“无顶盖”结构中，管子12的端部被膨胀并且相互密封。在2005年3月31日以US 2005/0067153 A1公布的共同受让的美国申请No.10/778571中描述了这种无顶盖结构的实施例，该专利的全文在这里被引用作为参考。
在管板28和30中的穿孔29和31优选具有足够大的直径以便不会限制第二热交换流体流动穿过管子12。在这些附图中所示的实施方案中，穿孔29和31优选具有与管子12的内径相同的直径。但是，也可以不必这样。例如，穿孔29和31可以优选具有足够大的直径，从而管子的端部可以容纳在穿孔29和31内。
从图1中可以看出，第二流体通道23还包括形成在热交换器10的管板28和第一端部34之间的入口歧管32和形成在热交换器10的管板30和第二端部38之间的出口歧管36。这些歧管32和36的设置确保了第二热交换流体在管束14的管子12之间基本上均匀分布。为了进一步提高流量分布，优选使得第二入口和出口接头27、29相对于外壳16倾斜。图3和4显示出两种可能的倾斜结构。如在这些附图中所示一样，第二入口接头27可以朝着(图4)或远离(图3)穿过第二流体通道23的流动方向的方向倾斜。同样，第二出口接头29可以朝着(图3)或远离(图4)该流动方向倾斜。要理解的是，也可以采用除了在图3和4中所示的那些结构以外的结构，即第二流体入口和出口接头27、29可以单独朝着或远离流动方向倾斜，并且这些倾斜角度是可变的。
因此，热交换器10包括：第一流体通道21，它包括外壳16的内部并且在管板28、30之间纵向延伸；以及第二流体通道23，它包括管子12的内部26以及入口和出口歧管32、36。流体通道21、23通过至少一个热交换表面相互热交换连通。在优选的热交换器10中，存在多个热交换表面，每个表面包括管子12的侧壁。在热交换器10为废气冷却器的情况下，第一热交换流体包括液体制冷剂，并且第二热交换器流体包括热废气，这些热废气在通过管子12时通过与液体制冷剂进行热交换而被冷却。
热交换10还包括位于第二流体通道23中的至少一个电极40，所述第二流体通道在热交换器包括废气冷却器的情况下为废气通道。在热交换器10的壳管结构中，优选设有多个电极40，每个电极延伸穿过其中一个管子12的中空内部26。更优选的是，所有管子12都设有电极40。由于电极40占据了管子12的内部体积的一部分，所以优选的是这些管子12在直径上要稍大于普通壳管热交换器的管子，或者可以使用更多的管子以便保持足够的第二热交换流体流经这些管子。
电极40要足够长以完全穿过管子12、穿过管板28、30并且完全穿过入口和出口歧管32、36。电极40优选采用圆柱形金属棒形式，并且优选具有足够的刚度以便在它们的端部之间需要最小的支撑。在本发明的一个实施方案中，电极包括直径大约为1/8英寸的不锈钢棒。
电极40与管子12和管板28、30成间隔关系地延伸穿过管子12和管板28、30，并且电极40可以支撑在它们的端部之间以便与管子12的侧壁保持所期望的间隔。为此，在管子12的内部可以设有间隔件以便保持该间隔。图5显示出可以用来保持在电极40和管子12的侧壁之间的间隔的间隔件42的实施例。间隔件42由电绝缘材料例如陶瓷制成，并且包括具有让电极能够从中延伸穿过的开口46的中央毂圈44。间隔件42还包括多个径向臂48，它们从毂圈44向外延伸足够的距离，从而这些臂48与管子12的内表面接触。第二热交换流体流动穿过在臂48之间的间隙50。
电极40在其端部处由一对电绝缘结构体支撑。这些结构体优选可以采用端盖52、54的形式，这些端盖封闭着热交换器10的相对端部34、38。这些端盖52和54在图1中显示为与外壳16密封接合。要理解的是，用于接合在端盖52、54和外壳16之间的方法是可变的。例如，在端盖52、54和外壳16之间可以有一些交叠，和/或端盖52、54可以部分或完全容纳在外壳16内。端盖52设有用于给电极40提供电压的装置，这在下面进行更详细说明。
图1的端盖54为电绝缘材料例如陶瓷的板或盘的形式。端盖54被铸造或以其它方式加工成具有多个孔56，电极40的端部容纳在这些孔中。孔56只是部分延伸穿过端盖54以便完全包围着电极40的端部。在热交换器10中，端盖54包括其直径与外壳16的直径基本上相同的圆柱形盘。
在图1中所示的另一个端盖52由两层通过导电层62隔开的电绝缘材料层58、60构成。绝缘层58、60也可以采用如上参照端盖54所述的穿孔板或盘的形式。从热交换器10的端部34向内设置的其中一层58具有多个穿孔64，它们完全延伸从中穿过。电极40的端部完全延伸穿过穿孔64并且与导电层62接触，导电层优选可以包括其直径与层58、60相同的金属板或盘。优选的是，导电层62由与构成电极40的金属相同或兼容的金属形成。例如，在电极40包括不锈钢棒的情况下，导电层62可以由不锈钢板或盘构成。在本发明的一些实施方案中，优选的是将电极40粘接在导电层62上和/或将绝缘层58、60粘接在导电层62上。
第二绝缘层60位于热交换器10的端部34处并且覆盖着导电层62。
端盖52的导电层62与高电压源66电连接，该高电压源优选可以包括改进的火花塞。电压源66优选能够输送大约1至大约30kV的低电流脉冲电压。电压的要求将取决于产生所期望的等离子放电所需的几何形状和幅度。也可以改变频率以提高性能或者与发动机速度和气流速度匹配。改进的火花塞优选可以由车辆的电能存储单元提供，并且电压脉冲优选可以由编程入车辆的电子控制模块中的快速动作开关来控制。
在用作废气冷却器时，热交换器10的第一入口和出口接头19、25与冷却剂回路连接，并且液体制冷剂与管子12接触地流经第一流体通道21。液体制冷剂优选可以包括乙二醇/水发动机冷却剂。第二入口和出口接头27、29连接到排气系统中，从而热废气流经第二流体通道23，从而穿过管子12的内部26。废气将包含一定量的一氧化氮(NO)和含碳烟灰。在热废气通过管子12时，它们通过管子12的侧壁与液体制冷剂进行热交换接触。来自废气的热量通过管子12的侧壁传递，并且如在普通废气冷却器中一样由冷却剂吸收。
另外，电压脉冲通过端盖52的导电层62传导给电极40。这些电压脉冲导致从电极40进行放电，从而导致在管子12内部产生非热放电等离子。等离子放电将至少一部分NO转变成二氧化氮(NO2)，该二氧化氮(NO2)与烟灰反应以产生出二氧化碳(CO2)和氮气(N2)。离开热交换器10的废气因此与在热交换器10中处理之前相比更加清洁并且包含更少量的NOX和烟灰。离开热交换器10的一部分清洁并且冷却的废气可以引导给发动机的进气歧管(未示出)。
还预期等离子放电提供了其它好处。例如，在一部分废气重新循环流向发动机的情况下，由等离子形成的自由原子基团在废气进入进气歧管时会仍然存在，并且将预期提高燃烧过程。另外，认为所建立的电场会在气流中产生额外的力，这些力被称为电液动力(电泳)或者更通常被称为“电晕风”。这些力通过增大在第二流体通道23内的涡流并且因此减少热邻界层来提高热传递。
在图6至8中示意性地显示出第二优选的热交换器110。热交换器110为“层叠管”类型，与在2007年3月27日公布的并且题目为“Stacked-Tube Heat Exchanger”的美国专利No.7195060(Martin等人)中所描述的类似，该专利的全文在这里被引用作为参考。
热交换器110包括多个细长的通常扁平的管112，每根管的宽度尺寸大于其高度尺寸。这些管子112优选可以与在上述美国专利No.7195060中描述的热交换器10的管子12相同，构成为一个整体或如图7所示一样包括板对。管子112相互平行地延伸以限定纵向轴线A，并且以管叠形式布置。这些管子具有沿着垂直方向扩展的端部115，从而端部115的高度大于管子112的中央部分的高度。这允许管子112的中央部分间隔开，同时可以将端部115直接相互密封，而无需穿孔顶盖或管板。虽然热交换器110显示为具有无顶盖结构，但是要理解的是热交换器110的管子112也可以具有恒定高度，并且管端115可以容纳在带狭槽的顶盖中，该顶盖密封着第一流体流动通道130的端部。
管叠114沿着其侧面由轴向延伸的外壳或壳体116封闭，这些外壳优选可以与在上述美国专利No.7195060中所述的热交换器10的外壳44相同。热交换器110的外壳116具有一对侧板118、120和一对沿着轴线A延伸的端板122、124。在这些附图中所示的外壳116具有矩形横截面形状。但是，要理解的是，根据它所包围的管叠114的形状，外壳可以具有任意合适的形状。外壳116的端部与管子112的端部115交叠并且密封在其上，但是也可以采用在上述美国专利No.7195060中所披露的任意可选布置，例如在美国专利No.7195060的图4A、4B和4C中所示的布置。
外壳116的侧壁设有第一入口126和第一出口128(在图6中只可看到入口126)，它们通过第一流体通道130相互流动连通。第一流体通道130包括在相邻管子112之间的空间，并且两个端口126、128与在管叠114中的相邻管子112之间的每一个空间流动连通。为了在端口126、128和位于管子112之间的空间之间形成流动连通，端口126、128位于升高的歧管132、134中(参见图7)，每个歧管包括侧板118、120中的一个的升高部分，该升高部分在侧板118、120的基本上整个高度上延伸。升高的歧管132、134优选可以具有与在美国专利No.7195060中所描述的歧管56、60相同的外观。
与上述热交换器10一样，热交换器110设有一对端盖136、138，它们封闭着热交换器110的相对端部。端盖136、138优选具有矩形横截面，并且与管子112的端部115密封交叠接合。要理解的是，对于密封热交换器110的端部而言可以采用各种可选的布置，包括在美国专利No.7195060中所述以及上述的那些布置。例如，端盖136、138可以与外壳116的端部交叠，或者外壳116的端部可以与端盖136、138交叠。
端盖136、138分别设有第二入口140和第二出口142。第二入口和出口140、142通过第二流体通道144相互流动连通，第二流体通道包括管子112的中空内部。在使用中，第二热交换器流经在第二入口122和第二出口124之间的管子112的内部126，第二流体与流经管子112的侧壁的第一流体热交换连通。如在这些附图中所示一样，第一歧管空间146设在第一端盖136内以在所有的管子的端部115和第二入口140之间形成流动连通，并且第二歧管空间148设在第二端盖138内以在所有的管子的端部115和第二出口142之间形成流动连通。
虽然在这些附图中未示出，但是要理解的是第一入口和出口126、128可以设有入口和出口接头，并且第二入口和出口140、142设有入口和出口接头154、156。接头的形状和结构当然部分取决于封装要求，因此在很大程度上可以改变。例如，第二入口和出口140、142的入口和出口接头154、156优选可以具有与上述热交换器10的入口和出口27、29相同的形状和结构。
因此，热交换器110包括位于外壳116的内部中并且包括在相邻管子112之间的空间的第一流体通道130以及包括管子112的内部和入口和出口歧管空间146、148的第二流体通道144。流体通道130、144通过至少一个热交换表面相互热交换连通。在优选的热交换器110中，设有多个热交换表面，这些表面包括管子112的顶壁和底壁。在热交换器110为废气冷却器的情况下，如在第一优选实施方案中一样，第一热交换流体包括液体制冷剂，并且第二交换流体包括热废气。
热交换器110还包括至少一个位于第二流体通道144中的电极158，所述第二流体通道在热交换器110包括废气冷却器的情况下为废气通道。在热交换器110的叠管结构中，优选设有多个电极158，每个电极延伸穿过其中一个管子112的中空内部。更优选的是，每个管子112的内部设有至少一个电极158，并且如图7所示，每个管子112可以设有多个彼此呈间隔平行关系布置的电极158。由于每个管子112的一部分内部空间由电极158占据，所以优选的是，管子112在横截面积上比普通叠管热交换器的管子稍大，或者使用更多数量的管子112，以便保持足够的第二热交换流体流经管子112。
电极158足够长从而完全延伸穿过管子112并且穿过管子的端部115。电极158优选完全延伸穿过入口和出口歧管空间146、148。电极158优选为金属棒的形式，其具有足够的刚度以在它们的端部之间需要最小的支撑。在本发明的一个实施方案中，电极包括其直径大约为1/8英寸的不锈钢棒158a。图7显示出电极158的三种优选形式。在图7中所示的大部分管子112包含圆柱形棒形式的多个电极158a，这些电极158a在管子112的宽度上相互间隔开。在图7中所示的其中一个管子112包含多个具有扁平椭圆形截面的电极158b，并且另一个管子112包含可以或没有穿孔的单个扁平板状电极158c。也可以采用其它形状。例如，电极158c可以采用金属丝网或扩张金属的形式。要理解的是，在图7中所示的各种电极结构只是用于例举说明。优选的是，根据本发明的热交换器的每个实施方案将只具有一种电极类型。
电极158与管子112成间隔关系并且自身相互成间隔关系地延伸穿过管子112。电极158可以支撑在其端部之间以便与管子112的侧壁保持所期望的间距。为此，可以在管子112内部设置间隔件以便保持该间隔。图7显示出可以与棒状电极例如图7的电极158a和158b一起使用的两种不同类型的间隔件。根据一个实施方案，设有间隔件166，它在结构上与上述间隔件42相同，除了它具有四个腿部以便在矩形管子112内实现更高的稳定性。在另一个实施方案中，间隔件168以具有中央孔的块的形式设置，电极158延伸穿过所述中央孔。要理解的是，根据电极和管子形状在本发明的范围内可以采用许多可选的间隔件的形式。
电极158在其端部处由一对电绝缘结构体支撑。这些结构体优选为端盖170、172的形式，这些端盖封闭着热交换器110的相对端部。端盖170和172在图6中显示为与外壳116密封接合。要理解的是用于在端盖170、172和外壳116之间进行接合的方法是可变的。例如，在端盖170、172和外壳116之间可以有一些交叠，和/或端盖170、172可以部分或完全容纳在外壳116内。如下面所述一样，端盖172设有用于给电极158提供电压的部件。在热交换器110中，端盖170、172具有与外壳116对应的矩形尺寸和形状，但是其形状是可变的。
图6的端盖170为电绝缘材料例如陶瓷的板的形式。端盖170铸造或以其它方式形成为具有多个孔174，在这些孔中容纳着电极158的端部。这些孔174只是部分延伸穿过端盖170，以便完全包围着电极158的端部。
在图6中所示的另一个端盖172由两层通过导电层180隔开的电绝缘材料层176、178构成。其中一个绝缘层176为穿孔板形式，它具有从中完全延伸穿过的多个穿孔182。电极158的端部完全延伸穿过穿孔182，并且与导电层180接触，该导电层优选可以包括金属板。有关针对电极40和导电层62的材料选择的上述说明在这里同样适用。在本发明的一些实施方案中，优选的是将电极158粘接在导电层180上和/或将绝缘层176、178粘接在导电层180上。第二绝缘层178位于热交换器110的端部处并且覆盖着导电层180。
端盖172的导电层180与高电压源184电连接，该高电压源优选与上面参照第一优选实施方案所述的相同。
将热交换器110用作废气冷却器与上面结合热交换器10所述的一样。
虽然已经结合一些优选实施方案对本发明进行了说明，但是本发明不限于此。本发明在其范围内包括可以落入在下面权利要求书的范围内的所有实施方案。

Claims (20)

1.一种热交换器，它包括：
在第一入口和第一出口之间延伸的第一流体通道；
在第二入口和第二出口之间延伸的第二流体通道，其中所述第一和第二流体通道相互密封；
至少一个热交换表面，所述第一和第二流体通道通过所述热交换表面相互热交换连通；以及
位于所述第二流体通道中的至少一个电极；
其中，所述至少一个电极与电压源连接，该电压源在热交换器使用期间向所述至少一个电极施加电压；以及
所述电压的幅度足以使得所述至少一个电极在所述第二流体通道中产生出非热等离子。
2.如权利要求1所述的热交换器，其中，所述至少一个电极与所述至少一个热交换表面间隔开。
3.如权利要求1所述的热交换器，还包括包围着第一和第二流体通道的外壳，所述外壳具有侧壁，第一和第二入口以及第一和第二出口形成在所述侧壁中。
4.如权利要求1所述的热交换器，包括多个间隔开的、平行的细长管，每根管子具有侧壁和中空内部；其中，所述第二流体通道包括所述细长管子的中空内部，所述第一流体通道包括围绕所述管子的区域；所述至少一个热交换表面包括所述管子的侧壁。
5.如权利要求4所述的热交换器，其中，在所述管子的端部附近设有密封部件，以防止在第一和第二流体通道之间形成流动连通。
6.如权利要求5所述的热交换器，其中，所述密封部件包括位于管子的相对端部处的一对顶盖；所述管子的端部密封在顶盖上，所述顶盖设有多个穿孔，每个穿孔与所述管子中的一个的内部连通。
7.如权利要求6所述的热交换器，其中，所述第二流体通道还包括入口歧管和出口歧管，第二流体入口通过该入口歧管与管子的内部连通，第二流体出口通过该出口歧管与管子的内部连通。
8.如权利要求1所述的热交换器，其中，所述至少一个电极由一个或多个电绝缘支撑结构体支撑。
9.如权利要求8所述的热交换器，其中，所述第二流体通道为细长的，并且具有开放的相对端部；每个所述电极完全延伸通过第二流体通道；所述电极的相对端部位于第二流体通道的外面并且由所述支撑结构体支撑。
10.如权利要求9所述的热交换器，还包括包围着所述第一和第二流体通道的外壳，所述外壳具有其上附连着支撑结构体的相对端部。
11.如权利要求10所述的热交换器，其中，所述支撑结构体包括密封外壳的端部的端盖。
12.如权利要求9所述的热交换器，还包括导电板，该导电板与每个所述电极的一个端部电接触，并且电压通过该导电板施加在电极上，其中，所述导电板附连在所述支撑结构体中的一个上。
13.如权利要求8所述的热交换器，其中，所述支撑结构体位于电极的相对端部之间，并且保持在电极和所述至少一个热交换表面之间的间隔。
14.如权利要求1所述的热交换器，其中，所述电压为大约1至30kV。
15.如权利要求1所述的热交换器，其中，所述电压是脉冲的。
16.如权利要求1所述的热交换器，其中，所述热交换器包括壳管式热交换器，该壳管式热交换器包括多个具有中空内部的平行的细长纵向延伸的管子，这些管子布置成容纳在纵向延伸的外壳内的管束形式；
其中，所述第一流体通道包括外壳的内部，并且所述第二流体通道包括管子的中空内部；
其中，所述至少一个热交换表面包括管子的侧壁；
其中，每个所述管子具有一个所述电极，该电极与管子的侧壁成间隔关系地延伸穿过管子的中空内部；以及
其中，所述电极的相对端部由位于外壳的相对端部处的支撑结构体支撑；所述支撑结构体防止了在电极和管束以及外壳之间的电接触；所述支撑机构体中的一个结合有导电结构体，电压通过该导电结构体施加在每个电极的一个端部上。
17.如权利要求1所述的热交换器，其中，所述热交换器包括管叠式热交换器，该管叠式热交换器包括多个具有中空内部的平行的细长纵向延伸的管子，每个管子的宽度基本上大于其高度，这些管子设置成容纳在纵向延伸的外壳内的管叠形式；
其中，所述第一流体通道包括位于管子之间的多个空间，并且所述第二流体通道包括管子的中空内部；
其中，所述至少一个热交换表面包括管子的侧壁；
其中，每个所述管子具有至少一个所述纵向延伸的电极，该电极延伸通过管子的中空内部，所述至少一个电极与管子的侧壁成间隔关系布置；所述至少一个电极的相对端部由位于外壳的相对端部处的支撑结构体支撑；所述支撑结构防止了在所述至少一个电极和管叠以及外壳之间形成电接触；所述支撑结构体中的一个结合有导电结构体，电压通过该导电结构体施加在每个电极的一个端部上。
18.如权利要求17所述的热交换器，其中，每个所述管子具有多个所述纵向延伸的电极，这些电极延伸穿过管子的中空内部并且在管子的宽度上相互成平行间隔开的关系。
19.一种用于降低在内燃机的废气流中的氮氧化物的排放的方法。该方法包括：
(a)在内燃机的废气流中设置热交换器，其中所述热交换器包括：
(i)在第一入口和第一出口之间延伸的第一流体通道；
(ii)在第二入口和第二出口之间延伸的第二流体通道，其中所述第一和第二流体通道相互密封，所述第二流体通道和所述第二入口和第二出口与废气流流动连通；
(iii)至少一个热交换表面，第一和第二流体通道通过所述热交换表面相互热交换连通；以及
(iv)位于所述第二流体通道中的至少一个电极；其中，所述至少一个电极与电压源连接；
(b)使热废气通过所述废气流并且通过热交换器的第二流体通道，从而流经所述废气流的热废气通过第二入口进入热交换器、流经所述第二流体通道并且通过所述第二出口离开所述热交换器；其中，所述热废气包含有一定量的一氧化氮和含碳烟灰；
(c)使冷却剂通过第一流体通道；以及
(d)给所述电压源供电以便向所述至少一个电极施加电压；其中所述电压的幅度足以使得所述至少一个电极在第二流体通道中产生出非热等离子，其中所述非热等离子使得在热废气中的一氧化氮的至少一部分转变成二氧化氮，该二氧化氮与烟灰反应以产生出二氧化碳和氮气。
20.如权利要求19所述的方法，其中，所述电压是脉冲的。
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