CN101574625B - 双燃料发动机尾气催化净化系统 - Google Patents
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Abstract
一种双燃料发动机尾气催化净化系统，包括双燃料发动机(1)的排气歧管(2)，装于排气歧管(2)端口的尾气催化净化系统，其特征在于在尾气催化净化系统中装有耦合式配置的前级金属载体催化器(3)和后级蜂窝陶瓷载体催化器(4)，金属载体催化器(3)与排气歧管(2)端口的距离为0.2～0.5米，蜂窝陶瓷载体催化器(4)与排气歧管(2)端口的距离为1.2～1.7米。这种双燃料汽车催化净化系统能完全达到甚至超过欧III测试标准。
Description
一、技术领域
本发明涉及一种发动机尾气催化净化排气装置。该装置特别适用于以压缩天然气(CNG)和燃油为燃料的双燃料汽车催化净化系统，属于机动车环保技术领域，用于机动车尾气的催化净化处理。
二、背景技术
随着全球石油能源消耗不断增长和石油的日益短缺，石油燃烧产物对环境造成的污染以及全球在环保方面越来越苛刻的要求，促使世界范围内汽车燃料向低能耗、洁净、高效的方向发展。天然气中包含85～99％的甲烷，排放与汽油相比非甲烷HC低90％，CO低20～80％，NOx最大低60％，但甲烷高9倍(未完全燃烧)，其它有毒物质远低于汽油燃料的汽车，由于含碳少，CO2的排放也少得多，算得上真正的清洁燃料，又因其成本低，在世界上正被广泛推广使用。
以汽车为例，作为新能源车型之一的CNG双燃料汽车是目前最具有实用和推广价值的。我国西气东输工程计划到2010年覆盖260个城市，将为大量推广使用天然气汽车提供资源条件。目前全国的天然气汽车总数约15万辆，加气站总数400余座。尤其在西部天然气资源丰富、价格便宜的地方，CNG汽车增长很快。
大量CNG双燃料汽车的应用必然带来新的污染，特别是甲烷排放严重超标。所以，解决CNG双燃料汽车排放问题是提高CNG双燃料汽车推广普及的瓶颈。为此，人们设计出了多种形式的双燃料汽车尾气的催化净化处理装置。如：中国专利00135194.X公开了一种双燃料汽车双达标低排放控制系统，由氧传感器、速度信号传感器、冷却水温传感器、空气滤清器、液化石油气(LPG)/空气混合器、化油器、发动机、三元催化转换器、电子控制单元ECU、LPG蒸发减压器、LPG储存罐、LPG气量控制阀、化油器电控补气阀等装置组成。根据上述有关传感器信号，通过电子控制单元ECU控制两套燃料供给系统的空燃比，保证三元催化转换器催化转换效率较高，使LPG—汽油双燃料汽车无论在使用LPG还是汽油时，排放均可达到现行的排放法规(欧洲I号)标准。中国专利200420013823.X也公开了一种天然气汽车尾气均流三元催化净化装置，它由进气分流管、组合均流装置、喇叭状入口导流管、蜂窝状载体、渐缩导流管、直管段组成。其中：组合均流装置由心环、内环、外环三个部分组成。组合均流装置的心环、内环、外环的面上都均匀分布若干不等径的混合均流小孔，小孔的流道由内向外呈渐扩状，入口导流管与组合均流装置之间的通道相通。心环布置在中心轴线上，内环、外环与进气分流管呈倾斜布置。
本发明同样是基于此并依据欧III测试标准而进行开发研究的，但本发明不仅适用于双燃料汽车，而且适用于所有的以CNG和燃油为燃料的发动机。
三、发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，研制一种使催化剂在理论空燃比(14.7:1)附近较宽的区域对CO、HC和NOx转化效率同时达到最高的双燃料发动机尾气催化净化系统。
CNG双燃料汽车催化器要同时面对两种不同燃料燃烧排放产物，即由汽油燃烧产生的排放污染物(CnHm、CO和NOx)和由CNG燃烧产生的排放污染物(CH4、CO和NOx)，特别是未燃烧的CH4组分。同时必须与发动机原始排放相匹配、与整车排气系统物理结构和布局相匹配。
为此目的，本发明具体是这样实现的：
一种双燃料发动机尾气催化净化系统，包括双燃料发动机的排气歧管，装于排气歧管端口的尾气催化净化系统，其特征在于在尾气催化净化系统中装有金属载体催化器和蜂窝陶瓷载体催化器。
进一步的方案是：金属载体催化器为前级催化器，蜂窝陶瓷载体催化器为后级催化器。即两者采用前后级耦合式配置结构。
进一步的方案是：金属载体催化器与排气歧管端口的距离为0.2～0.5米为宜，但不限于上述距离。
进一步的方案是：蜂窝陶瓷载体催化器与排气歧管端口的距离为1.2～1.7米宜，但不限于上述距离。
本发明所述催化器中的催化剂可以是行业常用的物质，如铂、铑、钯等。其中：金属载体催化器中的催化剂可以钯为主但不限于钯，钯含量控制在1.6克/升～4.8克/升为宜；蜂窝陶瓷载体催化器中的催化剂可以是钯和铑，钯含量控制在2.6克/升～5.3克/升为宜，铑含量控制在0.8克/升～4克/升为宜。但不限于上述含量。
本发明是一种新型的CNG双燃料汽车催化器系统，采用耦合式结构，其主要结构特点是：
1、本发明CNG双燃料汽车催化净化系统采用前后级耦合式配置结构；
2、本发明CNG双燃料汽车催化净化系统的前级催化器一般采用至少400目金属载体催化器，以钯为主，其中钯含量控制在1.6克/升～4.8克/升；
3、本发明CNG双燃料汽车催化净化系统的前级催化器配置距离发动机排气歧管端口0.2～0.5米位置上；
4、本发明CNG双燃料汽车催化净化系统的后级催化器一般采用至少400目蜂窝陶瓷载体催化器，其中钯含量控制在2.6克/升～5.3克/升，铑含量控制在0.8克/升～4克/升；
5、本发明CNG双燃料汽车催化净化系统的后级催化器配置距离发动机排气歧管1.2～1.7米位置上。
本发明采用前后级耦合式结构，对于降低贵金属使用量，提高和改善汽车催化剂各方面性能，彻底清除CNG双燃料汽车系统燃烧产生的排放污染物具有明显的作用。
实践表明，这种双燃料汽车催化净化系统能完全达到甚至超过欧III测试标准。
四、附图说明
图1是本发明双燃料发动机尾气催化净化系统的装配示意图。
图中：1、双燃料发动机，2、排气歧管，3、金属载体催化器，4、蜂窝陶瓷载体催化器。
五、具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步描述。
如图1，一种双燃料发动机尾气催化净化系统，包括双燃料发动机1的排气歧管2，装于排气歧管2端口的尾气催化净化系统，其特征在于在尾气催化净化系统中装有金属载体催化器3和蜂窝陶瓷载体催化器4，且金属载体催化器3为前级催化器，蜂窝陶瓷载体催化器4为后级催化器。
金属载体催化器3与排气歧管2端口的距离为0.2～0.5米。蜂窝陶瓷载体催化器4与排气歧管2端口的距离为1.2～1.7米。
金属载体催化器3中的催化剂以钯为主，其中钯含量控制在1.6克/升～4.8克/升。蜂窝陶瓷载体催化器4中的催化剂钯含量控制在2.6克/升～5.3克/升，铑含量控制在0.8克/升～4克/升。
依据本发明CNG双燃料汽车催化净化系统的耦合式配置结构，使用人们熟知的催化剂制备方法进行金属载体催化器3和蜂窝陶瓷载体催化器4的制作和封装，最终形成图1所示的结构形式装车，按国家标准进行常规试验，CNG双燃料汽车排放可以同时达到欧III技术要求，即，CO<2.3g/km，CH<0.2g/km，NOx<0.15g/km。
Claims (3)
1.一种双燃料发动机尾气催化净化装置，包括双燃料发动机(1)的排气歧管(2)，装于排气歧管(2)端口的尾气催化净化装置，其特征在于在尾气催化净化装置中装有金属载体催化器(3)和蜂窝陶瓷载体催化器(4)，其中，金属载体催化器(3)为前级催化器，与排气歧管(2)端口的距离为0.2～0.5米；蜂窝陶瓷载体催化器(4)为后级催化器，与排气歧管(2)端口的距离为1.2～1.7米。
2.根据权利要求1所述的双燃料发动机尾气催化净化装置，其特征在于金属载体催化器(3)中的催化剂以钯为主，其中钯含量控制在1.6克/升～4.8克/升。
3.根据权利要求1所述的双燃料发动机尾气催化净化装置，其特征在于蜂窝陶瓷载体催化器(4)中的催化剂钯含量控制在2.6克/升～5.3克/升，铑含量控制在0.8克/升～4克/升。
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