CN104632322A - 一种柴油机排气微粒过滤装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种柴油机排气微粒过滤装置，属于柴油机排气净化处理技术领域。本发明采用介质阻挡放电产生的低温等离子体增强对微粒的过滤效率并再生，主要由高压电源、前屏蔽罩、高压导线、绝缘端子、前稳压箱、一个或多个由中心电极、泡沫陶瓷、阻挡介质管、外电极、密封块、弹簧组成的柴油机微粒过滤再生单元、后稳压箱、后屏蔽罩、支撑壳组成。本发明可有效避免过滤体的损坏，适于在柴油机排气高温和振动条件下长时间连续工作，使用寿命长，设备简单、易操作、能耗低、机械强度高等特点，且对柴油机燃用柴油的含硫量不敏感，可应用于柴油机的排气微粒过滤净化。
Description
技术领域
本发明属于柴油机排气净化处理技术领域，具体涉及一种柴油机排气微粒过滤技术。
背景技术
柴油机的微粒排放量较高，是大气中可吸入微粒的重要来源，严重威胁着人们的身体健康。为了有效控制柴油机的微粒排放，需要在机内净化技术措施的基础上，采用后处理技术及装置对柴油机排气进行治理。微粒过滤技术可以有效降低柴油机微粒的排放，这项技术也是目前国际上最接近商品化的柴油机微粒后处理技术。然而当采用微粒过滤技术去除柴油机微粒时，在工作过程中微粒会积存在过滤体内，导致柴油机排气背压增加，当超过一定数值时，柴油机动力性和经济性将明显降低，工作恶化，因此必须及时除去沉积在过滤体内的微粒，才能使柴油机继续正常工作，上述过程称为过滤体的再生。过滤体的再生是微粒过滤技术能否在柴油机上正常使用的关键。
目前的柴油机微粒过滤装置，过滤体一般都采用各种结构形式的陶瓷材料，其再生方法可分为主动再生和被动再生两类。主动再生主要为各种类型的热再生方式，如喷油助燃再生、喷气助燃再生、电加热再生、微波加热再生等，被动再生主要有燃油添加剂再生、催化再生、连续再生等三种。
现有技术中，采用热再生方式的柴油机微粒过滤装置，容易因过滤体加热不均匀或局部温度过高而引起过滤体的烧熔、炸裂或疲劳损坏；采用燃油添加剂再生的柴油机微粒过滤装置，添加剂燃烧后形成的金属氧化物的灰烬都保留在过滤体内，无法在线清除从而导致过滤装置不能正常使用；而采用催化再生和连续再生的柴油机微粒过滤装置，燃油中的硫元素会导致催化剂中毒，因而不适用于高含硫量的柴油。
发明内容
本发明的目的在于提供一种柴油机排气微粒过滤装置，实现在低温下对过滤装置再生，避免过滤体烧熔、炸裂或疲劳损坏，并降低再生时的能耗，且适用于过滤高含硫量柴油燃烧形成的排气。
为了解决以上技术问题，本发明采用的具体技术方案如下：
一种柴油机排气微粒过滤装置，包括高压电源(1)、前屏蔽罩(4)、高压导线（5）、绝缘端子(8)、前稳压箱(10)、一个柴油机微粒过滤再生单元或两个以上并联的柴油机微粒过滤再生单元、后稳压箱(19)、后屏蔽罩(20)和支撑壳(21)； 其特征在于：高压电源(1)输出的交变高压为10～20kHz，高压电源(1)通过高压导线(5)与中心电极(9)相连接，外电极(14)接地；所述柴油机微粒过滤再生单元由中心电极(9)、泡沫陶瓷(12)、阻挡介质管(13)、外电极(14)、密封块(15)、弹簧(16)组成；所述的中心电极(9)、泡沫陶瓷(12)、阻挡介质管(13)、外电极(14)从内至外同轴布置，使得泡沫陶瓷(12)置于中心电极(9)外表面及阻挡介质管(13)内壁之间的放电区域；
所述外电极(14)紧密贴合并固定于阻挡介质管(13)的外表面；外电极(14)及阻挡介质管(13)通过固定部件A和密封块(15)可拆卸地固定于支撑壳(21)上；
泡沫陶瓷(12)通过两端的弹簧(16)及固定部件B固定并轴向定位于中心电极(9)上；泡沫陶瓷(12)的中心有通孔，中心电极(9) 穿过所述通孔。
所述中心电极(9) 通过固定部件C、弹簧(7)及绝缘端子(8)定位并同时固定于前稳压箱(10)和后稳压箱(19)上。
弹簧(7)及弹簧(16)起到防止松动、吸收振动能量、补偿热膨胀的作用。
所述中心电极(9)采用不锈钢材料，外径为2～3mm，以增加柴油机排气有效流通截面积、使装置更易击穿放电产生低温等离子体。
所述阻挡介质管(13)为高纯度AL2O3陶瓷材料，内径为40～50mm，厚度为3～4mm，轴向长度为300～400mm；所述泡沫陶瓷(12)为SiC－AL2O3复合陶瓷材料，平均孔径为0.5～1.5mm，孔隙率为75～90%；泡沫陶瓷(12)与阻挡介质管(13)的径向配合间隙为0.2～1.0mm，泡沫陶瓷(12)的轴向长度为200～300mm，以保证阻挡介质管(13)两端面与泡沫陶瓷(12)的两端面均留有50mm的轴向距离作为安全绝缘距离；外电极(14)及泡沫陶瓷(12)的轴向长度相同，且位置在轴向对应。
所述高压电源(1)采用蓄电池供电，输出为交流高压，其频率可在10～20kHz范围内手动或自动调整，从而达到调节输出电压幅值及装置放电功率的目的。
本发明的工作过程为：柴油机排气通过前稳压箱上的进气口流入装置，经过柴油机微粒过滤再生功能单元净化后，通过后稳压箱的出气口流出该装置。过滤过程中利用较低的放电功率，产生少量低温等离子体，对排气中的微粒进行荷电以增强泡沫陶瓷过滤体对微粒的过滤效率。当过滤体中累积了大量微粒使柴油机排气背压升高时，采用较大的放电功率氧化分解过滤体中累积的微粒以实现过滤体的再生。
本发明的工作原理为：当柴油机排气流经微粒过滤再生功能单元时，排气中的微粒被过滤并沉积在泡沫陶瓷过滤体内，介质阻挡放电产生的低温等离子体中含有大量高能电子，可以对流经泡沫陶瓷过滤体的微粒荷电，因而在交变电场的作用下可以有效提高泡沫陶瓷过滤体对微粒的过滤效率，另一方面，低温等离子体中还包含正负离子、激发态粒子、自由基等活性物质，可以有效氧化分解柴油机排气微粒，装置过滤柴油机排气微粒时，采用较小的放电功率是为了降低装置的能耗，而再生时采用较大的放电功率是为了提高再生速度和效果。
本发明具有有益效果。本发明通过采用气体放电产生的低温等离子体氧化分解柴油机排气微粒。由于低温等离子体中电子温度远远高于离子温度的非平衡特性，所以过滤体再生过程中温度较低，从而避免了热再生所导致的过滤体损坏。另一方面，低温等离子体很难将柴油机排气中的SO2转化为SO3，从而避免了硫酸盐的生成及在过滤体中的沉积，适用于高含硫量的柴油。适用于高含硫量的柴油。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是安装了本发明的柴油机系统示意框图。
图中：1. 高压电源，2. 连接螺栓，3. 连接螺母，4. 前屏蔽罩，5. 高压导线，6. 螺母，7. 弹簧，8. 绝缘端子，9. 中心电极，10. 前稳压箱，11. 紧固螺钉，12. 泡沫陶瓷，13. 阻挡介质管，14. 外电极，15.密封块，16. 弹簧，17. 紧固螺母，18.排气法兰，19. 后稳压箱，20. 后屏蔽罩，21. 支撑壳，22. 进气法兰，23. 柴油机，24. 排气管，25. 蓄电池，26.柴油机排气微粒过滤装置，27. 控制器，28.压力传感器，29.发动机转速传感器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，对本发明的技术方案做进一步详细说明。
本发明装置结构如图1所示，主要由高压电源1、前屏蔽罩4、高压导线5、绝缘端子8、前稳压箱10、一个或多个由中心电极9、泡沫陶瓷12、阻挡介质管13、外电极14、密封块15、弹簧16组成的柴油机微粒过滤再生单元、后稳压箱19、后屏蔽罩20、支撑壳21组成。
高压电源1采用蓄电池供电，输出为交流高压，其频率可在10～20kHz范围内手动或自动调整，从而达到调节输出电压幅值及装置放电功率的目的；高压电源1通过高压导线5与中心电极9连接，为防止发生爬电或弧光放电等现象，高压导线5外有耐高温硅橡胶绝缘层；为便于拆装，高压导线5通过螺母分别与高压电源1和中心电极9连接，而非焊接。高压电源1与前屏蔽罩4、前屏蔽罩4与前稳压箱10、前稳压箱10与支撑壳21、支撑壳21与后稳压箱19，后稳压箱19与后屏蔽罩20均通过连接螺栓和螺母预紧连接，便于各个零件之间进行拆装。
绝缘端子8采用陶瓷材料，为防止爬电，采用盆形结构，延长中心电极9与金属物体的距离；其中心有圆孔，便于中心电极9穿过；
再生单元的数目根据柴油机排量的大小确定；外电极14采用0.1mm厚的铜皮，通过高温胶紧密贴合并固定于阻挡介质管13的外表面，外电极14及阻挡介质管13通过紧固螺钉11及密封块15固定并定位于支撑壳21上。泡沫陶瓷12通过两端的弹簧16及紧固螺母17固定并轴向定位于中心电极9上，泡沫陶瓷12中心有通孔，便于中心电极9在其中穿过，中心电极9通过螺母6、弹簧7及绝缘端子8定位并固定于前稳压箱10及后稳压箱19上，弹簧7及弹簧16起到防止松动、吸收振动能量、补偿热膨胀的作用，可通过螺母6、螺母17调节弹簧的预紧力。中心电极9采用不锈钢材料，且两端有外螺纹，中心电极9的外径为2～3mm，以增加柴油机排气有效流通截面积、使装置更易击穿放电产生低温等离子体。阻挡介质管13为高纯度AL2O3陶瓷材料，其内径为40～50mm，厚度为3～4mm，轴向长度为300～400mm。泡沫陶瓷12为SiC－AL2O3复合陶瓷材料，平均孔径为0.5～1.5mm，孔隙率为75～90%，具有独特的三维连通曲孔网状骨架结构，泡沫陶瓷12与阻挡介质管13的径向配合间隙为0.2～1.0mm，泡沫陶瓷12的轴向长度为200～300mm，以保证阻挡介质管13两端面与泡沫陶瓷12的两端面均留有50mm的轴向距离作为安全绝缘距离。外电极14及泡沫陶瓷12的轴向长度相同且在轴向位置对应。
本发明的具体应用过程。本发明的应用如图2所示。当本发明所述装置用于净化柴油机排气中的微粒时，装置通过前稳压箱10上的进气法兰22及后稳压箱19上的排气法兰18连接在柴油机23的排气管24上，蓄电池25对装置供电，控制器27接收并处理压力传感器28及柴油机转速传感器29发出的信号，根据发动机转速及排气背压判断装置是否需要再生，当装置不需要再生时，通过控制高压电源1的工作频率，使装置以较小的放电功率工作，产生低温等离子体对流经泡沫陶瓷的微粒荷电，以增强装置对柴油机排气微粒的过滤效率，降低能耗；而当沫陶瓷12中累积了大量微粒需要再生时，装置采用较大的放电功率放电分解累积的微粒，以实现装置的高效快速再生。
Claims (5)
1.一种柴油机排气微粒过滤装置，包括高压电源(1)、前屏蔽罩(4)、高压导线（5）、绝缘端子(8)、前稳压箱(10)、一个柴油机微粒过滤再生单元或两个以上并联的柴油机微粒过滤再生单元、后稳压箱(19)、后屏蔽罩(20)和支撑壳(21)；
其特征在于：高压电源(1)输出的交变高压为10～20kHz，高压电源(1)通过高压导线(5)与中心电极(9)相连接，外电极(14)接地；所述柴油机微粒过滤再生单元由中心电极(9)、泡沫陶瓷(12)、阻挡介质管(13)、外电极(14)、密封块(15)、弹簧(16)组成；所述的中心电极(9)、泡沫陶瓷(12)、阻挡介质管(13)、外电极(14)从内至外同轴布置，使得泡沫陶瓷(12)置于中心电极(9)外表面及阻挡介质管(13)内壁之间的放电区域；
所述外电极(14)紧密贴合并固定于阻挡介质管(13)的外表面；外电极(14)及阻挡介质管(13)通过固定部件A和密封块(15)可拆卸地固定于支撑壳(21)上；
泡沫陶瓷(12)通过两端的弹簧(16)及固定部件B固定并轴向定位于中心电极(9)上；泡沫陶瓷(12)的中心有通孔，中心电极(9) 穿过所述通孔。
2. 根据权利要求1所述的一种柴油机排气微粒过滤装置，其特征在于：所述中心电极(9) 通过固定部件C、弹簧(7)及绝缘端子(8)定位并同时固定于前稳压箱(10)和后稳压箱(19)上。
3. 根据权利要求1所述的一种柴油机排气微粒过滤装置，其特征在于：所述中心电极(9)采用不锈钢材料，外径为2～3mm。
4. 根据权利要求1所述的一种柴油机排气微粒过滤装置，其特征在于：所述阻挡介质管(13)为高纯度AL2O3陶瓷材料，内径为40～50mm，厚度为3～4mm，轴向长度为300～400mm；所述泡沫陶瓷(12)为SiC－AL2O3复合陶瓷材料，平均孔径为0.5～1.5mm，孔隙率为75～90%；泡沫陶瓷(12)与阻挡介质管(13)的径向配合间隙为0.2～1.0mm，泡沫陶瓷(12)的轴向长度为200～300mm；阻挡介质管(13)两端面与泡沫陶瓷(12)的两端面均留有50mm的轴向距离；外电极(14)及泡沫陶瓷(12)的轴向长度相同，且位置在轴向对应。
5. 根据权利要求1所述的一种柴油机排气微粒过滤装置，其特征在于:所述高压电源(1)采用蓄电池供电，输出为交流高压，频率在10～20kHz范围内可调。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106102293A (zh) * | 2016-07-29 | 2016-11-09 | 中国北方发动机研究所(天津) | 并联式介质阻挡放电反应器 |
| CN109966809A (zh) * | 2019-04-03 | 2019-07-05 | 宁波大学 | 一种低温等离子再生dpf的系统 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040231320A1 (en) * | 2003-05-22 | 2004-11-25 | Johnson Randall J. | Apparatus for reducing particulate emissions |
| CN1798910A (zh) * | 2003-06-03 | 2006-07-05 | 日野自动车株式会社 | 排气净化装置 |
| CN1834417A (zh) * | 2005-03-16 | 2006-09-20 | 丰田自动车株式会社 | 气体净化装置 |
| CN101835336A (zh) * | 2010-05-21 | 2010-09-15 | 江苏大学 | 一种双介质阻挡放电低温等离子体发生器 |
| CN102333411A (zh) * | 2011-09-19 | 2012-01-25 | 大连海事大学 | 一种分区激励式大气压非平衡等离子体发生装置 |
| CN205047277U (zh) * | 2015-02-11 | 2016-02-24 | 盐城市富源油箱有限公司 | 一种柴油机排气微粒过滤装置 |
-
2015
- 2015-02-11 CN CN201510069426.7A patent/CN104632322B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040231320A1 (en) * | 2003-05-22 | 2004-11-25 | Johnson Randall J. | Apparatus for reducing particulate emissions |
| CN1798910A (zh) * | 2003-06-03 | 2006-07-05 | 日野自动车株式会社 | 排气净化装置 |
| CN1834417A (zh) * | 2005-03-16 | 2006-09-20 | 丰田自动车株式会社 | 气体净化装置 |
| CN101835336A (zh) * | 2010-05-21 | 2010-09-15 | 江苏大学 | 一种双介质阻挡放电低温等离子体发生器 |
| CN102333411A (zh) * | 2011-09-19 | 2012-01-25 | 大连海事大学 | 一种分区激励式大气压非平衡等离子体发生装置 |
| CN205047277U (zh) * | 2015-02-11 | 2016-02-24 | 盐城市富源油箱有限公司 | 一种柴油机排气微粒过滤装置 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 张潇宇: "利用低温等离子体去除柴油机尾气中颗粒物质的研究", 《利用低温等离子体去除柴油机尾气中颗粒物质的研究》 * |
| 曹静: "介质阻挡放电低温等离子体降解甲硫醚", 《介质阻挡放电低温等离子体降解甲硫醚》 * |
| 黄齐飞: "低温等离子体辅助催化型颗粒物捕集器净化柴油机尾气污染物的研究", 《低温等离子体辅助催化型颗粒物捕集器净化柴油机尾气污染物的研究》 * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106102293A (zh) * | 2016-07-29 | 2016-11-09 | 中国北方发动机研究所(天津) | 并联式介质阻挡放电反应器 |
| CN109966809A (zh) * | 2019-04-03 | 2019-07-05 | 宁波大学 | 一种低温等离子再生dpf的系统 |
| CN109966809B (zh) * | 2019-04-03 | 2024-02-06 | 宁波大学 | 一种低温等离子再生dpf的系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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Denomination of invention: Diesel engine exhausting micro-particle filtering device Effective date of registration: 20180202 Granted publication date: 20170412 Pledgee: Yancheng City salt capital scientific and Technological Transformation Service Co.,Ltd. Pledgor: YANCHENG FUYUAN FUEL TANK CO.,LTD. Registration number: 2018990000112 |
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