[发明专利]一种防堵塞的EGR系统及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及发动机排放控制领域，具体涉及一种防堵塞的EGR系统及控制方法。

背景技术

废气再循环(Exhuast Gas Recirculation，EGR)能有效降低发动机NO_X排放。EGR系统的作用是把发动机部分废气重新引入气缸内，稀释新鲜工质，降低燃烧温度，从而抑制NO_X的生成。但废气温度过高会降低发动机燃烧效率和输出功率。为此，可以在EGR系统中加入EGR冷却器进行冷却，以提高发动机排放性和经济性，对于冷却性能有更高要求的发动机，还可以加入多个EGR冷却器。

然而当废气流过EGR冷却器，冷却至结垢温度时，容易导致液态碳氢和水蒸气凝结，从而使废气中颗粒物(Particulate Matter，PM)吸附沉积，引起EGR冷却器和EGR阀的堵塞，阻碍了EGR系统作用的发挥。

近几年低温等离子技术(Non-thermal Plasma，NTP)因其高效、安全、无二次污染等优点，成为排气后处理技术研究热点。目前，利用NTP技术处理发动机尾气中的NO_X、HC及PM等都取得了一定的研究成果。如在专利CN103629018A中描述了一种利用NTP技术再生EGR冷却器的方法，此方法在发动机停机状态下，利用恒温炉将EGR冷却器内部温度保持在较佳反应区间内，实现EGR冷却器的再生。但是该方法存在一定的问题：再生过程是在停机状态下进行的，需要配以恒温炉、消耗额外的电能；气体分析仪等仪器占用空间大。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种防堵塞的EGR系统，利用排气余热换热装置和NTP活性气体喷射装置，实现EGR冷却器的再生，解决EGR系统的堵塞问题。

本发明提供的一种防堵塞的EGR系统，包括EGR冷却单元、排气余热换热装置、NTP(低温等离子体)喷射系统、控制模块；所述排气余热换热装置安装在排气管路尾端；所述排气余热换热装置内部设有蛇形回路管道，所述蛇形回路管道的入口连接所述NTP喷射系统，所述蛇形回路管道出口的喷射管路的末端设置有喷嘴，所述喷嘴延伸至所述EGR冷却单元的入口处；所述EGR冷却单元、NTP喷射系统均与所述控制模块连接；

所述NTP喷射系统包括NTP发生器、等离子体电源、数字示波器、风扇；所述风扇位于所述NTP发生器的外围；所述NTP发生器包括石英管、不锈钢管内电极、细铁丝网外电极，所述不锈钢管内电极设置在所述石英管内壁，所述细铁丝网外电极包裹在石英管外壁；所述等离子体电源给所述NTP发生器提供触发电源，所述数字示波器记录所述等离子体电源的不同放电工况；所述石英管的两端设有进水端、出水端，所述石英管的侧壁上设有进气端和出气端，所述进气端处连接有供气风机，所述进气端和供气风机之间连接有流量计。所述内电极和石英管之间形成放电间隙，所述细铁丝网外电极为放电区域。所述风扇用于冷却放电区域表面，所述循环冷却水从进水端流入，出水端流出，利用水泵实现在不锈钢管内腔中的循环；所述NTP气源经过流量计进入NTP发生器进气端，通过放电区域从NTP出气端出来，最后通过喷射管路与第一多孔喷嘴和第二多孔喷嘴相连。

上述方案中，所述EGR冷却单元包括第一EGR冷却器、第二EGR冷却器；所述第一EGR冷却器和第二EGR冷却器并联布置于所述排气管路中，所述喷射管路上依次设置有第二温度传感器、质量流量控制器，所述质量流量控制器下游的喷射管路分为两个支路，两个支路上分别设置有第一再生气体控制阀门、第二再生气体控制阀门，所述第一再生气体控制阀门的下游设置有第一多孔喷嘴，所述第二再生气体控制阀门的下游设置有第二多孔喷嘴，所述第一多孔喷嘴距离所述第一EGR冷却器的入口处120mm，所述第二多孔喷嘴距离所述第二EGR冷却器的入口处120mm。

上述方案中，所述第一EGR冷却器和第二EGR冷却器入口处分别装有第一控制阀门和第二控制阀门；所述第一EGR冷却器与第二EGR冷却器内壁分别装有第一压差传感器、第二压差传感器，以测量EGR冷却器前后端压差。

上述方案中，所述NTP喷射系统的出气端与所述排气余热换热装置蛇形回路管道的入口端连接，所述出气端与蛇形回路管道的入口端之间安装有第一温度传感器。

上述方案中，所述排气余热换热装置采用气-气型热管换热器，置于排气管路尾端，内部管道蛇形弯曲，利于充分换热。

所述EGR冷却器可以是各种类型的冷却器，如管壳式、板式。