CN103629018B - 一种egr冷却器的再生装置及再生方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种EGR冷却器的再生装置及再生方法,该装置包括EGR系统、NTP喷射系统和第一控制模块;所述NTP喷射系统包括NTP发生器、配气系统和第二控制模块;基于EGR冷却器的出气温度和冷却效率,第一控制模块将适时启动NTP喷射系统;根据再生过程中NTP消耗率的变化,第二控制模块将实时调节NTP喷射系统的运行工况。基于上述控制,NTP活性物质将被适时适量地喷入EGR冷却器。再生过程在发动机停机状态下进行,并利用恒温电阻炉将EGR冷却器内部温度,保持在NTP活性物质与积碳的较佳反应温度,从而实现EGR冷却器的高效再生。该方法可适时再生EGR冷却器,再生效率高,性能好。
Description
技术领域
本发明属于发动机后处理领域,具体而言,涉及一种EGR冷却器的再生装置及再生方法。
背景技术
利用废气再循环(ExhaustGasRecirculation,EGR)可降低燃烧室内的最高燃烧温度及氧浓度,从而有效控制发动机工作过程中氮氧化物(NOX)的排放。然而再循环废气会加热进气,导致吸入气缸的新鲜充量减少、输出功率降低。作为解决上述问题的一种方法,使用发动机冷却剂冷却循环废气,可降低EGR出气温度。因此在一些系统中可以采用EGR冷却器,对于冷却要求较高的甚至可以采用多个EGR冷却器。例如中国专利CN101413465中描述的多冷却器EGR冷却系统。
然而,上述种种方案都存在一个问题:当循环的废气由EGR冷却器冷却至较低温度,特别是低于结垢温度时,就会有液态的碳氢化合物和水蒸汽凝结,加之颗粒(ParticulateMatter,PM)的吸附沉积,将会导致EGR冷却器堵塞、EGR阀关闭不严,甚至更严重的问题,例如:本田雅阁EGR电磁阀脏堵引起的发动机起动困难、怠速不稳、加速抖动等问题。作为一种选择,可以在EGR冷却器上游配置去除EGR中微粒物质和/或碳氢化合物的催化剂,例如中国专利CN101413466中描述的在多个EGR冷却器至少一个的上游配置催化剂的EGR冷却系统。上述方案短时间内可有效减少EGR冷却器积碳,长期使用则无法避免其脏堵问题,且催化剂对硫元素较敏感、易发生硫中毒,同时对燃油品质的要求也较高。
低温等离子体(Non-thermalPlasma,NTP)技术具有能同时处理多种污染物、能耗低、效率高且无二次污染等优点,可作为一种高效的发动机排气后处理技术。现有的研究工作中低温等离子体主要用于降低发动机NOX、PM排放及再生柴油机颗粒捕集器(DieselParticulateFilter,DPF),并已取得了一定的研究成果。EGR冷却器类似于DPF作为积碳的另一载体,也可采用低温等离子体喷射实现再生。文献《低温等离子体喷射系统降低排放及再生DPF的试验研究》(文章编号:1001-2222(2010)03-0079-04)提出了用低温等离子体喷射系统在线再生DPF的方法。然而低温等离子体喷射系统在线再生时,发动机排气温度较高且低温等离子体流量与排气流量相比甚小,低温等离子体在此气氛下不仅仅会因温度过高失活,也同样会被大量的排气所消耗,而无法集中作用于载体内部的积碳上,致使再生效率降低。
发明内容
为了更好地利用低温等离子体技术实现EGR冷却器的再生,本发明提供了一种EGR冷却器的再生装置及其再生方法。
一种EGR冷却器的再生装置,包括EGR系统、低温等离子体喷射系统101和第一控制模块112;所述EGR系统包括EGR阀106、EGR冷却器109,所述EGR冷却器109进水口端设有进水阀113、出水口端设有出水阀110,所述EGR冷却器109下方排水口端设有排水阀115,所述EGR冷却器109出口端设有EGR阀106,所述EGR阀106与发动机进气管118相连,所述EGR冷却器109进口端与发动机排气管120相连,所述EGR冷却器109整体位于所述恒温炉108内部;所述低温等离子体喷射系统的喷气管道与所述EGR冷却器109出口端、所述发动机进气管118相通;所述第一控制模块112的输入端与所述转速传感器124,第一气体温度传感器107、第二气体温度传感器116、第三气体温度传感器117、第四气体温度传感器114、水温传感器111和气体分析仪122相连,所述转速传感器124与发动机曲轴相连,所述第一气体温度传感器107位于所述EGR冷却器109的出口端,所述第二气体温度传感器116和所述第三气体温度传感器117位于所述EGR冷却器109的气道内,所述第四气体温度传感器114位于所述EGR冷却器109的进口端,所述水温传感器111位于所述EGR冷却器的进水口端,所述气体分析仪122并联在所述发动机排气管120上;所述第一控制模块112的输出端分别与所述进水阀113、所述出水阀110、所述排水阀115、所述EGR阀106、所述恒温炉108和所述低温等离子体喷射系统相连,所述第一控制模块112基于输入端的信号来控制所述进水阀113、所述出水阀110、所述排水阀115、所述EGR阀106、所述恒温炉108和所述低温等离子体喷射系统的开关。
上述方案中,所述低温等离子体喷射系统的喷气管道与所述发动机进气管118之间设置有隔离阀125。
上述方案中,所述低温等离子体喷射系统包括低温等离子体发生器103和配气系统102,所述低温等离子体发生器103包括不锈钢管内电极204、玻璃管阻挡介质203、包覆在所述玻璃管阻挡介质表面的细铁丝网外电极202、等离子体电源205和示波器206,所述不锈钢管内电极204的内腔用来通入冷却水,所述不锈钢管内电极204和所述玻璃管阻挡介质203之间的空腔用来通入混合气体,所述玻璃管阻挡介质203上设有进口207和出口208,所述等离子体电源205为低温等离子体发生器103提供电源,所述示波器206用来显示所述等离子体电源205不同放电工况下的李萨茹图形;所述配气系统102通过流量计201与所述进口207相连,用来给所述低温等离子体发生器103提供混合气体。
上述方案中,所述低温等离子体喷射系统还包括第二控制模块104,所述第二控制模块104的输入端与第一活性物质监测装置105和第二活性物质监测装置123相连,所述第一活性物质监测装置105并联在所述低温等离子体喷射系统的喷气管道上,所述第二活性物质监测装置123并联在所述发动机排气管120上,所述第二控制模块104的输出端与所述配气系统102和所述等离子体电源205相连,所述第二控制模块基于所述第一活性物质监测装置105和第二活性物质监测装置123的信号来控制所述配气系统102中混合气体的比例和流量,并控制所述等离子体电源205的放电电压和频率。
一种EGR冷却器的再生方法,包含以下步骤:
A对发动机EGR冷却器进行标定实验;确定发动机每一工况对应的EGR冷却器最高出气温度及最低的冷却效率,并将发动机每一工况对应的EGR冷却器最高出气温度及最低冷却效率数据值存入第一控制模块112;
B第一控制模块112根据第一气体温度传感器107获取EGR冷却器出气口温度;同时根据第一气体温度传感器107、第四气体温度传感器114及水温传感器111测得的每个温度值,通过计算获取EGR冷却器的冷却效率;
C第一控制模块112根据柴油机运转工况调用相应的、,并将实时测量的、分别与、进行比较。如果小于且大于,返回步骤B,否则,进入步骤D;
D第一控制模块112给发动机关停信号,转速传感器124监测发动机转速信号,并将监测信号传送给第一控制模块112,直至柴油机安全停止运转;
E第一控制模块112基于停车信号执行关闭隔离阀125、出水阀110、进水阀113,并开启EGR阀106、排水阀115的操作,将EGR冷却器中的冷却剂排尽;
F以第二气体温度传感器116和第三气体温度传感器117所测温度的平均值作为EGR冷却器的内部温度,比较EGR冷却器的内部实测温度与预先存入第一控制模块112内部的再生温度,当EGR冷却器内部温度在范围内时,第一控制模块112开启恒温炉108,并将恒温炉108的目标温度设为。待稳定后,第一控制模块112启动所述低温等离子体发生器103,再生过程正式开始;
G第一控制模块112监测气体分析仪122中CO2的量,当实测CO2的量低于第一控制模块112中预先写入的量值0.1%时,关停低温等离子体喷射系统101,关停恒温炉108,复位各阀门开关,EGR冷却器再生过程实施完毕。
上述方法中,低温等离子体发生器的开启将会触发第二控制模块(104),第二控制模块(104)根据第一活性物质监测装置(105)、第二活性物质监测装置(123)测得的低温等离子体活性物质的量,通过公式实时计算获取再生EGR冷却器过程中的低温等离子体消耗率η;在第二控制模块(104)中预先设定了一个合理的低温等离子体消耗率η0,若初始放电工况下的η低于η0,第二控制模块(104)将控制配气系统(102)中混合气体的比例和流量,并控制等离子体电源(205)的放电电压和频率,直到η高于η0,从而保证低温等离子体再生EGR冷却器的经济性、环保性。
本发明的有益效果:本发明解决了EGR系统,特别是EGR冷却器的积碳问题,并首次将低温等离子体技术用于EGR冷却器的再生,突破了传统的防垢再生策略。本发明通过巧妙的再生方法和精确的闭环控制可实现低温等离子体活性物质的高利用率及EGR冷却器的高效、完全、快速再生。
附图说明
图1是本发明的结构原理图。
图2是低温等离子体发生器的结构示意图。
图3是第一控制模块的工作步骤示意图。
图4是第二控制模块的工作步骤示意图。
具体实施方式
本发明以柴油机为例,现参照图1,示例性地展示了搭载低温等离子体喷射系统和EGR冷却器劣化情况诊断及再生控制系统的柴油机台架试验装置图。该装置主要包括带后处理的柴油机100、低温等离子体喷射系统101和第一控制模块112。
柴油机100包括柴油机进气管118,燃烧室119,柴油机排气管120以及EGR系统。EGR系统包括EGR阀106、EGR冷却器109,所述EGR冷却器109进水口端设有进水阀113、出水口端设有出水阀110,所述EGR冷却器109下方排水口端设有排水阀115,所述EGR冷却器109出口端设有EGR阀106,所述EGR阀106与柴油机进气管118相连,所述EGR冷却器109进口端与柴油机排气管120相连。柴油机的废气再循环过程如下:新鲜充量经柴油机进气管118进入燃烧室119,与雾化柴油颗粒混合,燃烧做功。产生的排放物大部分从柴油机排气管120流出,只有柴油机运行工况所需的废气进入EGR冷却器109的气道内,在冷却剂的强制对流换热作用下,参与再循环的高温废气被充分冷却,再与新鲜充量混合后,经柴油机进气管118送入气缸参与燃烧,一次废气循环过程结束,其中EGR冷却器水套内的冷却剂流向如图1所示,其方向与EGR冷却器109气道内的再循环废气流向一致,为顺流式冷却。EGR冷却器水套内的冷却剂应以一定的流速流动,示例性地,可采用柴油机循环冷却剂。
本发明的创新在于,在柴油机100上增加低温等离子体喷射系统101和第一控制模块112;所述低温等离子体喷射系统的喷气管道与所述EGR冷却器109出口端、所述发动机进气管118相通;如图2所示,所述低温等离子体喷射系统包括低温等离子体发生器103、配气系统102和第二控制模块104,所述低温等离子体发生器103包括不锈钢管内电极204、玻璃管阻挡介质203、包覆在所述玻璃管阻挡介质表面的细铁丝网外电极202、等离子体电源205和示波器206,所述不锈钢管内电极204的内腔用来通入冷却水,所述不锈钢管内电极204和所述玻璃管阻挡介质203之间的空腔用来通入混合气体,所述玻璃管阻挡介质203上设有进口207和出口208,低温等离子体发生器103选用水冷式同轴圆柱型低温等离子体发生器,水冷式低温等离子体发生器冷却效果较好,且调节冷却水流量能控制并改变低温等离子体发生器放电区的表面温度,再配合适当的放电工况,可实现低温等离子体发生器长期稳定放电。等离子体电源205的频率和电压均可调,可采用调压器及智能脉冲冲击机,还可以采用其它供电方式为低温等离子体发生器103供电,例如逆变升压器,所述逆变升压器可以将直流电源变为交流高频高压电源,进而对低温等离子体发生器103进行供电,所述等离子体电源205为低温等离子体发生器103提供电源,所述示波器206用来显示所述等离子体电源205不同放电工况下的李萨茹图形;所述配气系统102通过流量计201与所述进口207相连,用来给所述低温等离子体发生器103提供混合气体。配气系统102可根据再生需要,调配一定比例空气与氧气的混合气,且可以调节混合气的浓度配比和流量。
基于温度对低温等离子体活性物质活性的影响,低温等离子体再生EGR冷却器时存在一个较高效的再生温度,所述EGR冷却器109整体位于所述恒温炉108内部;并将恒温炉108的目标温度亦设为,则能将EGR冷却器内部温度维持在该温度。恒温炉108包括温控仪、电热丝、可开合炉腔、热电偶和相关电器设备,温控仪可按预先设定的温度控制电热丝的工作状态,使炉温稳定在设定值,从而保证EGR冷却器的内部温度。所述第二控制模块104的输入端与第一活性物质监测装置105和第二活性物质监测装置123相连,所述第一活性物质监测装置105并联在所述低温等离子体喷射系统的喷气管道上,所述第二活性物质监测装置123并联在所述发动机排气管120上,所述第二控制模块104的输出端与所述配气系统102和所述等离子体电源205相连,所述第二控制模块基于所述第一活性物质监测装置105和第二活性物质监测装置123的信号来控制所述配气系统102中混合气体的比例和流量,并控制所述等离子体电源205的放电电压和频率。
上述第一控制模块112的输入端与所述转速传感器124,第一气体温度传感器107、第二气体温度传感器116、第三气体温度传感器117、第四气体温度传感器114、水温传感器111和气体分析仪122相连,所述转速传感器124与柴油机曲轴相连,所述第一气体温度传感器107位于所述EGR冷却器109的出口端,所述第二气体温度传感器116和所述第三气体温度传感器117位于所述EGR冷却器109的气道内,所述第四气体温度传感器114位于所述EGR冷却器109的进口端,所述水温传感器111位于所述EGR冷却器的进水口端,所述气体分析仪122并联在所述柴油机排气管120上;所述第一控制模块112的输出端分别与所述进水阀113、所述出水阀110、所述排水阀115、所述EGR阀106、所述恒温炉108和所述低温等离子体喷射系统相连,所述第一控制模块112基于输入端的信号来控制所述进水阀113、所述出水阀110、所述排水阀115、所述EGR阀106、所述恒温炉108和所述低温等离子体喷射系统的开关。
本再生方法为离线再生方法,在柴油机停机状态下运行,这就避免了在高温排气中低温等离子体失活、无法被有效利用的问题。第二气体温度传感器116和第三气体温度传感器117均布于EGR冷却器气道内的中轴线上,两者所测温度的平均值被用来表征EGR冷却器的内部温度,将作为恒温炉108的触发信号。第一气体温度传感器107用以测量EGR出气温度;第四气体温度传感器114用以测量EGR进气温度;水温传感器111用以测量进水口端冷却剂的温度。同时运用公式可计算出冷却效率。EGR冷却器的出气温度和冷却效率是评判EGR冷却器劣化情况的重要依据,同时也是整个再生系统的触发信号。气体分析仪122配有CO2传感器模块,可监测再生废气中CO2的量。是反映EGR冷却器再生进程的重要参数,同时也是评判EGR冷却器是否再生完全的唯一标志。
第一控制模块112内部已写入相关变量的合理阈值,当对应的监测信号超过设定阈值时,相关部件将实时启停相应开关,其中各变量的合理阈值应先通过相应的标定实验完成。例如柴油机不同工况下,ERG出气温度和冷却效率的合理阈值:由于在柴油机不同工况下,进入ERG系统的废气温度不同且所需EGR废气量不同,但柴油机循环冷却剂的温度及流量都不变,因此不同工况下的ERG出气温度及冷却效率不同,各工况相应的,合理阈值更是不尽相同。但每一确定工况都对应一组合理阈值范围内的极值:最高的EGR出气温度及最低的冷却效率。因此可先通过标定实验确定柴油机每一工况对应的、,再结合柴油机工况信息绘制成MAP图,最终将上述数据写入第一控制模块112中,以供参照。
基于EGR冷却器的内部温度,第一控制模块112通过恒温炉108的启停开关,将适时控制恒温炉108的启动与停止;由于低温等离子体活性物质对缸内燃烧及燃烧室的影响还未知,所述低温等离子体喷射系统的喷气管道与所述柴油机进气管118之间设置有隔离阀125,以阻止低温等离子体活性物质流入气缸。进水阀113和出水阀110分别位于EGR冷却器水套的进水口端和出水口端,可以控制外界冷却剂与EGR冷却器水套内冷却剂的通断。排水水阀115是EGR冷却器本身的排水阀。设置排水阀115的目地在于,在将EGR冷却器放入恒温炉内之前,排空EGR冷却器水套内的冷却剂,因为低温等离子体再生EGR冷却器的温度远高于水的沸点,若恒温炉108直接对水套内充满冷却剂的EGR冷却器进行加热,水套内的冷却剂将会沸腾,高温蒸汽无法及时排出,整个EGR冷却器将会非常危险,因此有必要及时排空EGR冷却器水套内的冷却剂。
本发明中低温等离子体活性物质为介质阻挡放电方式产生:阻挡介质203与内电极204之间的间隙被高压击穿,流经该放电间隙的气体经强电离作用,即可生成活性极强的物质,例如,O3、NO2、O*、N*等。低温等离子体喷射系统开启后,配气系统102调配好的混合气经流量计201流入低温等离子体发生器103,流向如图2中箭头A所示。冷却水则从不锈钢管内部流过,流向如图2中箭头B所示。混合气在阻挡介质203与内电极204之间的放电间隙内被强电离成低温等离子体活性物质,生成的活性物质从低温等离子体发生器流出,首先,一小部分低温等离子体活性物质经取样管流入第一活性物质监测装置105,以获得反应前低温等离子体活性物质的量;大部分低温等离子体活性物质仍沿主管路流动,先后流经EGR阀106、EGR冷却器109和DPF121,借助柴油机余热,低温等离子体可沿途清洗上述各部件,且低温等离子体流动方向与柴油机正常工作时EGR冷却器气道内的气流方向相反,可兼有EGR冷却器的反吹再生作用;最终的再生废气,一小部分流入气体分析仪122和第二活性物质监测装置123,以获得再生废气中CO2的量和参与再生反应后残余的低温等离子体活性物质的量nα,其余的都直接排出。通过公式可计算出低温等离子体消耗率。第二控制模块104监测第一活性物质监测装置105和第二活性物质监测装置123的反馈信号。根据再生过程中低温等离子体消耗率的变化,通过调节配气系统102改变进入低温等离子体发生器的气体流量;通过配合李萨如图形法调节等离子体电源205,改变低温等离子体发生器的放电电压、频率等运行工况。从而保证低温等离子体再生EGR冷却器的经济性、环保性。
图3和图4是描述控制模块基于传感器信号执行步骤的流程图。如图3所示,所述柴油机100一旦启动,则控制过程开始。在步骤301中,第一控制模块112根据第一气体温度传感器107获取EGR冷却器出气口温度;同时根据第一气体温度传感器107、第四气体温度传感器114及水温传感器111测得的每个温度值,通过计算获取EGR冷却器的冷却效率。
进入控制步骤302,第一控制模块112根据柴油机运转工况调用相应的、,并将实时测量的、分别与、进行比较。如果小于且大于,则柴油机继续正常运转,控制步骤返回301;上述控制条件只要有任何一个不满足,则立即进入步骤303:关停发动机。在步骤304中,转速传感器124监测停车信号,并将信号传送给第一控制模块112,直至柴油机安全停止运转再进入步骤305。
在步骤305中,第一控制模块112基于停车信号执行关闭隔离阀125、出水阀110、进水阀113,并开启EGR阀106、排水阀115的操作,待EGR冷却器中的冷却剂排尽,转入步骤306。
在步骤306中,以第二气体温度传感器116和第三气体温度传感器117所测温度的平均值作为EGR冷却器的内部温度,比较EGR冷却器的内部实测温度与预先存入第一控制模块112内部的再生温度,当EGR冷却器内部温度在范围内时,第一控制模块112开启恒温炉108,并将恒温炉108的目标温度设为。待稳定后,根据预先设定的放电电压、频率、气体流量(例如18kV、7kHz、5L/min)开启低温等离子体喷射系统101,再生过程正式开始。
在步骤307中,低温等离子体喷射系统运行的同时,第一控制模块112监测气体分析仪122中CO2的量。实验可知,EGR冷却器再生完全时,CO2的量将降至0.1%,甚至更低。则当实测CO2的量低于第一控制模块112中预先写入的量值0.1%时,再生过程结束。转入步骤308,关停低温等离子体喷射系统101,关停恒温炉108,复位各阀门开关。整套再生方法实施完毕。
上述方法中,低温等离子体发生器的开启将会触发第二控制模块104。图4所示,在步骤309中,第二控制模块104基于第一活性物质监测装置105的读数信号判断低温等离子体喷射系统101是否开启。低温等离子体喷射系统101一旦开启,则直接进入步骤310。在步骤310中,第二控制模块104根据第一活性物质监测装置105、第二活性物质监测装置123测得的低温等离子体活性物质的量,通过公式实时计算获取再生EGR冷却器过程中的低温等离子体消耗率η。出于低温等离子体活性物质的利用率及不造成二次污染的考虑,在第二控制模块104中预先设定了一个合理的低温等离子体消耗率η0。在判定步骤312中,若初始放电工况下的η低于η0,则进入步骤311。在步骤311中,第二控制模块104基于上述信号,将控制配气系统102中混合气体的比例和流量,并控制等离子体电源205的放电电压和频率,直到η高于η0,从而保证低温等离子体再生EGR冷却器的经济性、环保性。
本说明中提到的术语“控制模块”是指专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一个或多个软件或固件程序的处理器(共享的,专有的,或成组的)和存储器、组合逻辑电路、和/或其它提供所述功能的适用部件。本发明所属实施例,仅仅是柴油机的一个示例,在具体的实施当中,柴油机100还可以包括具有多个进气门和排气门的多个燃烧室。
本领域的技术人员从上述的详细描述中易认识到,可以存在多种形式执行本公开内容。因此,虽然本公开内容包括了特定示例,但是本公开内容的实践范围并不受示例限值,技术人员在研究附图、说明书和所附权利要求书后会清楚了解其它执行方式。
Claims (6)
1.一种EGR冷却器的再生装置,其特征在于,包括EGR系统、低温等离子体喷射系统(101)和第一控制模块(112);所述EGR系统包括EGR阀(106)、EGR冷却器(109),所述EGR冷却器(109)进水口端设有进水阀(113)、出水口端设有出水阀(110),所述EGR冷却器(109)下方排水口端设有排水阀(115),所述EGR冷却器(109)出口端设有EGR阀(106),所述EGR阀(106)与发动机进气管(118)相连,所述EGR冷却器(109)进口端与发动机排气管(120)相连,所述EGR冷却器(109)整体位于恒温炉(108)内部;所述低温等离子体喷射系统的喷气管道与所述EGR冷却器(109)出口端、所述发动机进气管(118)相通;所述第一控制模块(112)的输入端与转速传感器(124),第一气体温度传感器(107)、第二气体温度传感器(116)、第三气体温度传感器(117)、第四气体温度传感器(114)、水温传感器(111)和气体分析仪(122)相连,所述转速传感器(124)与发动机曲轴相连,所述第一气体温度传感器(107)位于所述EGR冷却器(109)的出口端,所述第二气体温度传感器(116)和所述第三气体温度传感器(117)位于所述EGR冷却器(109)的气道内,所述第四气体温度传感器(114)位于所述EGR冷却器(109)的进口端,所述水温传感器(111)位于所述EGR冷却器的进水口端,所述气体分析仪(122)并联在所述发动机排气管(120)上;所述第一控制模块(112)的输出端分别与所述进水阀(113)、所述出水阀(110)、所述排水阀(115)、所述EGR阀(106)、所述恒温炉(108)和所述低温等离子体喷射系统相连,所述第一控制模块(112)基于输入端的信号来控制所述进水阀(113)、所述出水阀(110)、所述排水阀(115)、所述EGR阀(106)、所述恒温炉(108)和所述低温等离子体喷射系统的开关。
2.根据权利要求1所述的一种EGR冷却器的再生装置,其特征在于,所述低温等离子体喷射系统的喷气管道与所述发动机进气管(118)之间设置有隔离阀(125)。
3.根据权利要求1或2所述的一种EGR冷却器的再生装置,其特征在于,所述低温等离子体喷射系统包括低温等离子体发生器(103)和配气系统(102),所述低温等离子体发生器(103)包括不锈钢管内电极(204)、玻璃管阻挡介质(203)、包覆在所述玻璃管阻挡介质表面的细铁丝网外电极(202)、等离子体电源(205)和示波器(206),所述不锈钢管内电极(204)的内腔用来通入冷却水,所述不锈钢管内电极(204)和所述玻璃管阻挡介质(203)之间的空腔用来通入混合气体,所述玻璃管阻挡介质(203)上设有进口(207)和出口(208),所述等离子体电源(205)为低温等离子体发生器(103)提供电源,所述示波器(206)用来显示所述等离子体电源(205)不同放电工况下的李萨茹图形;所述配气系统(102)通过流量计(201)与所述进口(207)相连,用来给所述低温等离子体发生器(103)提供混合气体。
4.根据权利要求3所述的一种EGR冷却器的再生装置,其特征在于,所述低温等离子体喷射系统还包括第二控制模块(104),所述第二控制模块(104)的输入端与第一活性物质监测装置(105)和第二活性物质监测装置(123)相连,所述第一活性物质监测装置(105)并联在所述低温等离子体喷射系统的喷气管道上,所述第二活性物质监测装置(123)并联在所述发动机排气管(120)上,所述第二控制模块(104)的输出端与所述配气系统(102)和所述等离子体电源(205)相连,所述第二控制模块基于所述第一活性物质监测装置(105)和第二活性物质监测装置(123)的信号来控制所述配气系统(102)中混合气体的比例和流量,所述第二控制模块基于所述第一活性物质监测装置(105)和第二活性物质监测装置(123)的信号来控制所述等离子体电源(205)的放电电压和频率。
5.一种EGR冷却器的再生方法,包含以下步骤:
A对发动机EGR冷却器进行标定实验;确定发动机每一工况对应的EGR冷却器最高出气温度及最低的冷却效率,并将发动机每一工况对应的EGR冷却器最高出气温度及最低冷却效率数据值存入第一控制模块112;
B第一控制模块(112)根据第一气体温度传感器(107)获取EGR冷却器出气口温度;同时根据第一气体温度传感器(107)、第四气体温度传感器(114)及水温传感器(111)测得的每个温度值,通过计算获取EGR冷却器的冷却效率;
C第一控制模块(112)根据柴油机运转工况调用相应的、,并将实时测量的、分别与、进行比较;
如果小于且大于,返回步骤B,否则,进入步骤D;
D第一控制模块(112)给发动机关停信号,转速传感器(124)监测发动机转速信号,并将监测信号传送给第一控制模块(112),直至柴油机安全停止运转;
E第一控制模块(112)基于停车信号执行关闭隔离阀(125)、出水阀(110)、进水阀(113),并开启排水阀(115)的操作,将EGR冷却器中的冷却剂排尽;
F以第二气体温度传感器(116)和第三气体温度传感器(117)所测温度的平均值作为EGR冷却器的内部温度,比较EGR冷却器的内部实测温度与预先存入第一控制模块(112)内部的再生温度,当EGR冷却器内部温度在范围内时,第一控制模块(112)开启恒温炉(108),并将恒温炉(108)的目标温度设为,待稳定后,第一控制模块(112)启动低温等离子体发生器(103),再生过程正式开始;
G第一控制模块(112)监测气体分析仪(122)中CO2的量,当实测CO2的量低于第一控制模块(112)中预先写入的量值0.1%时,关停低温等离子体喷射系统(101),关停恒温炉(108),复位各阀门开关,EGR冷却器再生过程实施完毕。
6.根据权利要求5所述的一种EGR冷却器的再生方法,其特征在于,
低温等离子体发生器的开启将会触发第二控制模块(104),第二控制模块(104)根据第一活性物质监测装置(105)、第二活性物质监测装置(123)测得的低温等离子体活性物质的量,通过公式实时计算获取再生EGR冷却器过程中的低温等离子体消耗率η;在第二控制模块(104)中预先设定了一个合理的低温等离子体消耗率η0,若初始放电工况下的η低于η0,第二控制模块(104)将控制配气系统(102)中混合气体的比例和流量,并控制等离子体电源(205)的放电电压和频率,直到η高于η0,从而保证低温等离子体再生EGR冷却器的经济性、环保性。
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