一种柴油机排气颗粒物荷电及荷电量测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种柴油机排气颗粒物荷电及荷电量测量装置，包括除水装置、荷电反应器和改进结构的法拉第筒，除水装置包括冷却系统、加热系统，所述荷电反应器包括线筒式电晕发生器、正/负高压电源，所述改进结构的法拉第筒包括PVC管、金属网一、金属网二、橡胶管，滤纸托架、快速接头、不锈钢内筒、不锈钢外筒及流量控制系统；所述冷却系统将柴油机排气中水分减少，并通过加热系统将排气恒定在某一温度，再将加热的排气通入荷电反应器中发生反应，从而实现颗粒物带电。整个荷电量测量过程为在线测量，经改进结构的法拉第筒测量颗粒物荷电量并通过滤纸捕集带电颗粒物。利用正/负高压电晕放电技术，实现了柴油机颗粒物的实时捕集和荷电量的测量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及发动机排气后处理
，具体而言，是一种适用于柴油机排气颗粒物荷电及荷电量测量装置。
技术介绍
可吸入颗粒物排放所带来的空气污染，已成为本世纪最严重的环境问题之一。可吸入颗粒物的粒径越小，颗粒在大气中悬浮时间和输送距离就越远，对人健康的危害就越大。最新研究表明粒径小于100nm的颗粒能轻易穿透人体细胞壁，进入血液和大脑，甚至能导致某些遗传性疾病。目前城市中机动车的排气污染物，尤其是柴油机排放的微纳米级颗粒物是大气可吸入颗粒物的主要来源之一，控制柴油机排气颗粒物，已引起许多国家和国际组织的重视，成为目前研究热点。随着柴油机排放控制技术的发展，尤其是后处理技术的应用，柴油机颗粒物排放总质量大幅度减少，但是对微纳米颗粒排放数目的控制效果并不明显，而在最新颗粒物排放标准中，颗粒物数目的控制已成为主要的任务之一。因此对颗粒物采用荷电凝并技术来促进微纳米颗粒物粒径生长、减少颗粒物数目，不仅在柴油机排气后处理方面具有重大意义，同时也将在微纳米颗粒物控制领域发挥重要作用。因此，采取相关措施对柴油机排气颗粒进行荷电凝并是很有必要的。荷电凝并(ElectricalAgglomeration，EA)技术以高效，安全，无二次污染且适用范围广等优点，成为目前柴油机排气净化领域新的研究热点。荷电原理简单来说就是带电粒子撞击柴油机排气颗粒物使其带电。放电电极在负高压直流电压的作用下阴极电晕放电产生电子，由汤森理论知，这些电子在电场作用下的迁移运动强于其本身无规则热运动。采用负压电晕放电且当电场强度足够强时，阳极(接地极)和阴极(电晕放电极)会产生较大的电势差，这些电子在向接地极运动的过程中能使气体粒子发生碰撞电离。新产生带电粒子在电场作用下向阳极运动时也能使气体粒子发生碰撞电离，向阳极运动的电子越来越多。这些带电粒子在运动过程中与柴油机排气颗粒物发生碰撞以及颗粒物之间的相互热运动碰撞，使颗粒物荷电。
技术实现思路
本专利技术利用高压电晕放电技术，即时解决柴油机排气颗粒物荷电的问题。提出了一种适用于柴油机排气颗粒物的荷电装置及测量荷电量的法拉第筒。实现本专利技术的技术方案如下：一种柴油机排气颗粒物荷电及荷电量测量装置，包括稳压箱、除水装置以及荷电反应装置，所述稳压箱的进气口与柴油机相连、稳压箱的出气口与所述除水装置一端相连、所述除水装置另一端与所述荷电反应装置相连；所述除水装置包括冷却装置和加热装置；所述冷却装置包括不锈钢波纹管、离心风机，所述离心风机的出风口对准所述不锈钢波纹管；所述加热装置包括不锈钢圆筒、陶瓷管加热器，所述不锈钢圆筒设置在所述陶瓷管加热器内部；所述不锈钢波纹管一端连接所述稳压箱、另一端连接所述陶瓷管加热器；所述荷电反应装置包括线筒式电晕发生器、高压电源；所述线筒式电晕发生器包括不锈钢管、内电极、保温棉；所述不锈钢管的一端与所述陶瓷管加热器出气口相连，所述不锈钢管两端的管壁上分别设有孔，所述内电极位于不锈钢内部、并且内电极的两端分别从所述孔穿出；所述保温棉包在所述不锈钢管外表面；所述不锈钢管的管体接地；所述高压电源连接所述内电极的一端，所述内电极的另一端绝缘悬空。进一步优选方案，还包括荷电量测量装置和流量控制装置；所述荷电量测量装置包括数字电荷仪和法拉第筒，所述法拉第筒的进气口与所述荷电反应装置相连，数字电荷仪与法拉第筒相连接；所述流量控制装置包括采样泵和转子流量计；所述转子流量计与所述法拉第筒的出气口相连，所述采样泵与所述转子流量计连接。进一步优选方案，所述法拉第筒包括PVC管、不锈钢外筒、不锈钢内筒；所述不锈钢外筒的一端与所述PVC管通过橡胶管连接、所述不锈钢外筒的另一端连接卡箍式快速接头，所述PVC管作为法拉第筒的进气口端，所述快速接头作为法拉第筒的出气口端；所述不锈钢外筒内部两端分别设有第一金属网和第二金属网，所述第一金属网、所述第二金属网均接地；所述不锈钢内筒嵌在所述不锈钢外筒内部，所述不锈钢内筒与所述不锈钢外筒之间有硅胶层，所述不锈钢内筒通过屏蔽线与所述数字电荷仪相连；所述不锈钢内筒与所述快速接头对应的一端内部设有滤纸托架，所述滤纸托架能够固定滤纸。进一步优选方案，所述流量控制装置控制排气流量为1m3/min～8m3/min。进一步优选方案，所述加热装置还包括温控仪、热电偶传感器及继电器；所述热电偶传感器、所述继电器均与所述温控仪相连，所述继电器还与所述陶瓷管加热器相连；所述热电偶传感器设置在所述陶瓷管加热器的两端，分别用于检测陶瓷管加热器的进气温度和出气温度；所述温控仪根据热电偶传感器的检测值控制继电器的通断以控制排气温度。进一步优选方案，所述不锈钢波纹管中间位置设有球阀，所述不锈钢波纹管另一端设置为S型，所述S型底端设有阀门。进一步优选方案，所述线筒式电晕发生器还包括陶瓷管、密封圈以及绝缘托架；所述密封圈紧贴所述孔；所述陶瓷管套在所述内电极的两端、并且紧贴在所述密封圈上；所述绝缘托架设置在所述不锈钢管的两端以支撑不锈钢管。进一步优选方案，所述内电极与所述不锈钢管内壁之间的间隙为20～25mm，所述保温棉的厚度为10～15mm。进一步优选方案，还包括车载ECU；所述车载ECU一方面利用传感器获得柴油机工作状态，所述工作状态包括柴油机转速和油门开度，所述车载ECU另一方面根据工作状态选择最佳的荷电电压并发送指令给正/负高压电源。进一步优选方案，所述高压电源包括正高压电源和负高压电源，所述高压电源的放电电压为0～20kV，所述陶瓷管加热器的加热温度为100～500℃。本专利技术的有益效果：1.本专利技术利用荷电技术，基于正/负高压电晕放电，更加高效、快速地增加颗粒物荷电量，增大颗粒物粒径，减少颗粒物数量，提高DPF捕集效率。2.本专利技术可以考察电晕放电参数(放电电压、分流排气流量、放电区域内部温度等因素)对颗粒荷质比的影响，优化放电参数。3.本专利技术可以探究放电结构参数(电极直径、电极材料、电极距离等因素)对颗粒荷质比的影响，优化结构参数。附图说明图1是本专利技术提出的柴油机排气颗粒物荷电及荷电量测量装置示意图。图2是用于实现本专利技术的荷电反应器装置示意图。图3本专利技术的适用于柴油机的法拉第筒的剖面图。图4本专利技术的适用于柴油机的法拉第筒的结构示意图。图中标记为：1-柴油机，2-稳压箱，3-离心风机，4-不锈钢波纹管，5-热电偶传感器，6-陶瓷管加热器，7-不锈钢圆筒，8-阀门，9-线筒式电晕发生器，10-法拉第筒，11本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种柴油机排气颗粒物荷电及荷电量测量装置，其特征在于，包括稳压箱(2)、除水装置以及荷电反应装置，所述稳压箱(2)的进气口与柴油机(1)相连、稳压箱(2)的出气口与所述除水装置一端相连、所述除水装置另一端与所述荷电反应装置相连；所述除水装置包括冷却装置和加热装置；所述冷却装置包括不锈钢波纹管(4)、离心风机(3)，所述离心风机(3)的出风口对准所述不锈钢波纹管(4)；所述加热装置包括不锈钢圆筒(7)、陶瓷管加热器(6)，所述不锈钢圆筒(7)设置在所述陶瓷管加热器(6)内部；所述不锈钢波纹管(4)一端连接所述稳压箱(2)、另一端连接所述陶瓷管加热器(6)；所述荷电反应装置包括线筒式电晕发生器(9)、高压电源；所述线筒式电晕发生器(9)包括不锈钢管(906)、内电极(902)、保温棉(905)；所述不锈钢管(906)的一端与所述陶瓷管加热器(6)出气口相连，所述不锈钢管(906)两端的管壁上分别设有孔，所述内电极(902)位于不锈钢内部、并且内电极的两端分别从所述孔穿出；所述保温棉(905)包在所述不锈钢管外表面；所述不锈钢管(906)的管体接地；所述高压电源连接所述内电极(902)的一端，所述内电极(902)的另一端绝缘悬空。...

【技术特征摘要】
1.一种柴油机排气颗粒物荷电及荷电量测量装置，其特征在于，包括稳压箱(2)、
除水装置以及荷电反应装置，所述稳压箱(2)的进气口与柴油机(1)相连、稳压箱(2)
的出气口与所述除水装置一端相连、所述除水装置另一端与所述荷电反应装置相连；
所述除水装置包括冷却装置和加热装置；所述冷却装置包括不锈钢波纹管(4)、离心
风机(3)，所述离心风机(3)的出风口对准所述不锈钢波纹管(4)；所述加热装置包括不
锈钢圆筒(7)、陶瓷管加热器(6)，所述不锈钢圆筒(7)设置在所述陶瓷管加热器(6)
内部；所述不锈钢波纹管(4)一端连接所述稳压箱(2)、另一端连接所述陶瓷管加热器(6)；
所述荷电反应装置包括线筒式电晕发生器(9)、高压电源；所述线筒式电晕发生器(9)
包括不锈钢管(906)、内电极(902)、保温棉(905)；所述不锈钢管(906)的一端与所述
陶瓷管加热器(6)出气口相连，所述不锈钢管(906)两端的管壁上分别设有孔，所述内
电极(902)位于不锈钢内部、并且内电极的两端分别从所述孔穿出；所述保温棉(905)
包在所述不锈钢管外表面；所述不锈钢管(906)的管体接地；
所述高压电源连接所述内电极(902)的一端，所述内电极(902)的另一端绝缘悬空。
2.根据权利要求1所述的一种柴油机排气颗粒物荷电及荷电量测量装置，其特征在于，
还包括荷电量测量装置和流量控制装置；所述荷电量测量装置包括数字电荷仪(13)和法
拉第筒(10)，所述法拉第筒(10)的进气口与所述荷电反应装置相连，数字电荷仪(13)
与法拉第筒(10)相连接；
所述流量控制装置包括采样泵(12)和转子流量计(11)；所述转子流量计(11)与所
述法拉第筒(10)的出气口相连，所述采样泵(12)与所述转子流量计(11)连接。
3.根据权利要求2所述的一种柴油机排气颗粒物荷电及荷电量测量装置，其特征在于，
所述法拉第筒包括PVC管(1001)、不锈钢外筒(1006)、不锈钢内筒(1004)；所述不锈
钢外筒(1006)的一端与所述PVC管(1001)通过橡胶管(1003)连接、所述不锈钢外筒
(1006)的另一端连接卡箍式快速接头(1008)，所述PVC管(1001)作为法拉第筒(10)
的进气口端，所述快速接头(1008)作为法拉第筒(10)的出气口端；所述不锈钢外筒(1006)
内部两端分别设有第一金属网(1002)和第二金属网(1009)，所述第一金属网(1002)、
所述第二金属网(1009)均接地；所述不锈钢内筒(1004)嵌在所述不锈钢外筒(1006)
内部，所述不锈钢内筒(1004)...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕俊翔，孙平，刘军恒，孟建，刘少康，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32