[发明专利]一种变压式柴油机微粒静电捕集再生系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明主要涉及柴油机排气微粒(PM颗粒)的节能高效捕集，属于内燃机节能减排领域，进一步阐述的是一种变压式柴油机微粒静电捕集再生系统及控制方法。

背景技术

柴油机排气污染物主要有CO,HC,NO_x以及微粒(Diesel engine partcles s)，而柴油机尾气中最突出的是排气微粒问题，特别是微粒直径在2μm以下的微粒会在人体的肺部沉积，逐步引起慢性疾病，例如肺气肿，肺癌等。所以，柴油机的排气对于人体的身体健康影响非常大，必须采取强有力的措施来控制其排放。目前，对于微粒的处理主要有三种手段：第一种是机前处理，如改变混合气的形成，使用燃油添加剂等；第二种是机内净化，如电控技术，EGR，分层燃烧等；第三种是后处理器，如柴油机催化氧化器(DOC)，柴油机微粒捕集器(DPF)等。

上述所提到的柴油机微粒捕集器中应用最广泛的是陶瓷过滤器。捕集效率可达50％-70％，它是一个由简单的陶瓷或连续再生碳化硅构成的过滤器。但这高效的技术并非没有限制，这种过滤器排气阻力大、工作不可靠，结构复杂和造价成本高，同时对于纳米级别的微粒的吸附效率很低。这在一定程度上增加了柴油车的成本以及降低了柴油机的性能。

发明内容

本发明的目的是为了解决传统陶瓷过滤器存在的缺点，同时本着提高捕集效率，最大限度的节约电能的原则，提出了可以适应发动机不同工况的一种变压式柴油机微粒静电捕集再生系统及其控制方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的，并附图说明。

一种变压式柴油机微粒静电捕集再生系统及控制方法，捕集器安装在车辆排气总管上，主要由柴油发动机1，发动机排气总管2，控制单元(ECU)3，微粒捕集器圆柱形壳体4，不锈钢丝网收尘极5，不均匀芒刺电极组6，绝缘支撑体7，压力校正传感器8，高频升压变压器组9，集尘箱10，空气压缩机11，电源12、13，电动蝶阀14、17、19、20，微粒浓度传感器15，压力传感器16，导流风扇18、27，电磁阀21、22、23、28，连接螺栓24，绝缘垫圈25，法兰26组成。

所述的高频升压变压器组包含两个电压输出端，分别与捕集器的芒刺电极相连，提供不同大小的电压值；所述的芒刺电极为不均匀铜质芒刺电极组，在入口处安排密度较大的芒刺组，依次向后，芒刺密度逐渐降低，芒刺电极与负极相连，当对电极施加外电压放电时，使微粒能够快速荷电至饱和状态，在捕集器空间中形成一个前段强，后端弱的电场，在电场力的作用下，微粒向收尘极运动并被捕集；所述的微粒浓度传感器安装在捕集器前部，感应来流尾气中的微粒浓度，将信号传给ECU；所述的压力传感器安装在捕集器前端，用于检测捕集器的排气背压，将信号传给ECU；所述的压力校正传感器安装在捕集器后端，用于检测捕集器尾部的排气压力，将信号传给ECU，ECU根据两个传感器的传送的信号，发出下一步的指令；所述的电动蝶阀用于控制排气管、集尘箱以及空气压缩机通道的开闭；所述的电磁阀用于控制变压器电路的通断，以及导流风扇的工作状态；所述的ECU接收来自各个传感器以及电磁阀，电动蝶阀的信号，控制相应部件的工作状态；所述的不锈钢丝网收尘极采用不同目数的组合形式呈管状布置在芒刺放电极的周围，同时接地；所述的微粒捕集器的外壳设计成圆筒型，同时，将捕集器尾部设计成具有一定斜度的漏斗形，以便于加大捕集器尾部尾气的流速，避免尾气在捕集器中拥堵，使排气顺利排出；所述的导流风扇用于增强捕集其再生时的空气流动程度，在捕集器尾部上下对称分布；所述的法兰用于连接微粒捕集器和发动机排气总管；所述的连接螺栓以及绝缘支撑体用于将不锈钢丝网收尘极固定在捕集器内；所述的绝缘垫圈安装在连接螺栓上，保证金属丝滤网和捕集器壳体之间的绝缘效果。

与现有的技术比较，本发明的主要创新点在于：

(1)对尾气中的微粒浓度实现电子控制，控制精确，工作可靠。

(2)所述的静电微粒捕系统，结构简单，集捕集再生与一体，且能够实现自动控制，维修周期长，具有较高的捕集效率(70％-90％)，和很小的排气阻力(0.5-3Kpa)。

(3)该捕集器比起传统的过滤装置，将金属板或者管壁改成具有一定目数的不锈钢丝滤网，可以吸收纳米级别的柴油机排气微粒。

(4)静电捕集器采用不均匀芒刺电极组，在捕集器前部安置密度高的芒刺，可以满足处理入口处较多尾气的要求，同时使芒刺组工作更加合理，提高捕集器的捕集效率。