一种egr冷却器的再生装置及再生方法
【专利摘要】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。
【专利说明】—种EGR冷却器的再生装置及再生方法
【技术领域】
[0001]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】
[0002]利用废气再循环(Exhaust Gas Recirculation,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(N0X)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。
[0003]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(Particulate Matter, 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闻。
[0004]低温等离子体(Non-thermal Plasma,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NTP主要用于降低发动机Ν0χ、ΡΜ排放及再生柴油机颗粒捕集器(Diesel ParticulateFilter, 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NTP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NTP喷射系统在线再生DPF的方法。然而NTP喷射系统在线再生时，发动机排气温度较高且NTP流量与排气流量相比甚小，NTP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】
[0005]为了更好地利用NTP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。
[0006]一种EGR冷却器的再生装置，包括EGR系统、NTP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NTP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NTP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NTP喷射系统的开关。
[0007]上述方案中，所述NTP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。
[0008]上述方案中，所述NTP喷射系统包括NTP发生器103和配气系统102，所述NTP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NTP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NTP发生器103提供混合气体。
[0009]上述方案中，所述 NTP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NTP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，所述第二控制模炔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。
[0010]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而数据值存入第一控制模块112 ；
Β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
【权利要求】
1.一种EGR冷却器的再生装置，其特征在于，包括EGR系统、NTP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NTP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NTP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NTP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NTP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NTP喷射系统包括NTP发生器(103)和配气系统(102)，所述NTP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NTP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NTP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NTP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NTP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，所述第二控制模炔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，所述第二控制模炔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而，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
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，NTP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NTP活性物质的量，通过公式
【文档编号】F02D21/08GK103629018SQ201310536325
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年11月4日 优先权日:2013年11月4日
【发明者】蔡忆昔, 陈亚运, 施蕴曦, 李小华 申请人:江苏大学