CN104989500A - 一种基于超声波控制的汽车尾气净化处理系统及其处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于超声波控制的汽车尾气净化处理系统，包括三元催化器壳体，三元催化器壳体内设置有网孔板，所述三元催化器壳体的进气端下方设置有第一旁路喷射口，三元催化器壳体的出气端上方设置有清洁腔室，清洁腔室通过回流管连接至三元催化器壳体的进气端上方，清洁腔室的顶部设置有第二旁路喷射口，三元催化器壳体内填充有净化颗粒，网孔板和净化颗粒表面设置有催化剂层，三元催化器壳体的表面设置有第一超声波发生器，清洁腔室的表面设置有第二超声波发生器。本发明还提供了一种用于上述处理系统的处理方法。本发明能够改进现有技术的不足，不仅提高了三元催化器的净化效率，而且还能使其长期保持良好的工作状态。

Description

一种基于超声波控制的汽车尾气净化处理系统及其处理方法

技术领域

本发明涉及汽车尾气处理技术领域，尤其是一种基于超声波控制的汽车尾气净化处理系统及其处理方法。

背景技术

随着我国汽车保有量的增加，汽车尾气在空气污染源的占比越来越大。所以如何减少汽车尾气的排放成为了治理大气污染的重要工作。汽车排气系统上的三元催化器是现有技术中对于汽车尾气进行净化的最重要的装置。但是，在长期使用过程中，三元催化器的净化效率会发生明显的降低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于超声波控制的汽车尾气净化处理系统及其处理方法，能够解决现有技术的不足，不仅提高了三元催化器的净化效率，而且还能使其长期保持良好的工作状态。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。

基于超声波控制的汽车尾气净化处理系统，包括三元催化器壳体，三元催化器壳体内设置有网孔板，所述三元催化器壳体的进气端下方设置有第一旁路喷射口，三元催化器壳体的出气端上方设置有清洁腔室，清洁腔室通过回流管连接至三元催化器壳体的进气端上方，清洁腔室的顶部设置有第二旁路喷射口，三元催化器壳体内填充有净化颗粒，网孔板和净化颗粒表面设置有催化剂层，三元催化器壳体的表面设置有第一超声波发生器，清洁腔室的表面设置有第二超声波发生器。

作为优选，所述网孔板分为一级净化区、二级净化区和三级净化区，三个净化区依次串联连接，一级净化区位于三元催化器壳体的进气端，三级净化区位于三元催化器壳体的出气端，一级净化区、二级净化区和三级净化区上的网孔直径之比为1∶2∶4，三个净化区的网孔数量相等。

作为优选，所述一级净化区的顶部设置有缺口。

作为优选，所述第一旁路喷射口内环形设置有若干个导流叶片，第一旁路喷射口的顶部设置有顶盖，顶盖上环形设置有若干个缝隙，缝隙与导流叶片一一对应，缝隙与其对应的导流叶片的轴线夹角为15°。

作为优选，所述第二旁路喷射口包括并联的第一出口和第二出口，第一出口垂直向下设置，第一出口内设置有缩口，第二出口朝向回流管一侧设置，第二出口的轴线方向与第一出口的轴线方向的夹角为50°，第二出口内设置有雾化器。

一种上述基于超声波控制的汽车尾气净化处理系统的处理方法，包括以下步骤：

A、发动机开始工作后，随着尾气的流过，三元催化器内的温度逐渐升高，当温度升高至60℃之后，第一旁路喷射口向三元催化器壳体内喷射第一清洁液，同时第一超声波发生器开始工作；

B、当三元催化器内的温度超过100℃或者发动机停止工作后，第一旁路喷射口停止喷射，第二旁路喷射口向清洁腔室喷射第二清洁液，喷射时间持续30s～45s，然后第二旁路喷射口停止喷射，第二超声波发生器开始工作，工作时间持续2min～4min；

C、依照步骤B中所述第二旁路喷射口和第二超声波发生器的工作顺序，循环2～3次后第二旁路喷射口和第二超声波发生器停止工作，第二旁路喷射口和第二超声波发生器停止工作的时间长度不少于15min。

作为优选，步骤A中，第一清洁液包括，

3wt％～7wt％的氨基磺酸、0.7wt％～1.5wt％的琥珀酸酯磺酸钠、0.1wt％～0.3wt％的巯基苯并噻唑、3.5wt％～5wt％的4-叔丁基环己醇、4wt％～7wt％的4-甲氧基-3-氨基苯酰替苯胺、6.5wt％～8wt％的甲基丙烯磺酸钠、25wt％的乙醇，余量为水。

作为优选，步骤B中，第二清洁液包括，

7wt％～10wt％的正庚烷、0.7wt％～1wt％的2-氨基-4-硝基苯酚、2.5wt％～5wt％的2-(4-氨基苯)乙胺、1.5wt％～2wt％的苄基苯基硫醚、15wt％的乙醇，余量为水。

采用上述技术方案所带来的有益效果在于：本发明利用超声波技术对三元催化器进行处理，可以对三元催化器内附着的排放颗粒物进行清理。与此同时，第一旁路喷射口和第二旁路喷射口分别向三元催化器壳体以及清洁腔室内喷射清洁液，实现三元催化器的同步清洁。在超声波振动和第二旁路喷射口喷射清洁液的带动下，净化颗粒不断地从三元催化器壳体向清洁腔室移动，在清洁腔室进行清洁后从回流管重新进入三元催化器壳体。网孔板的三个净化区的网孔直径逐渐变大，可以使尾气进行三元净化器后形成背压。在背压的作用下，尾气在三个净化区产生局部循环流动的趋势，提高了尾气净化的效果。一级净化区顶部的缺口可以将第一旁路喷射口喷射的第一清洁液利用尾气循环流动的流动趋势，在缺口处进行均化，提高了第一清洁液对于三元催化器的清洁效果。第一喷射口内导流叶片和缝隙的优选配合角度，可以使清洁液在喷出时不仅具有旋转的运动趋势，而且还可以利用清洁液与导流片和缝隙的相互撞击作用，提高清洁液的喷洒均匀度。第二旁路喷射口中的第一出口实现对于净化颗粒的直接冲洗，第二出口经过雾化器喷出雾化后的清洁液，提高了超声波振动与清洁液的相互作用效果。第一清洁液中的氨基磺酸可以对三元催化器内的附着物进行分解，4-叔丁基环己醇可以对分解下的附着物进行溶解，降低附着物的颗粒直径，避免堵塞三元催化器。巯基苯并噻唑和4-甲氧基-3-氨基苯酰替苯胺可以减少氨基磺酸对于三元催化器壳体和净化颗粒本身的腐蚀性。甲基丙烯磺酸钠在超声波的配合下可以提高附着颗粒物和清洁液的配方组分与水和乙醇混合液的溶解均匀度，提高第一清洁液的清洁效果。第二清洁液中的正庚烷用于进一步溶解净化颗粒上的残留附着物，2-氨基-4-硝基苯酚提高了第二清洁液的稳定性，2-(4-氨基苯)乙胺和苄基苯基硫醚可以在净化颗粒表面形成保护层，降低其表面残留物的附着力，便于后期清洁。

附图说明

图1是本发明一个具体实施方式的结构图。

图2是本发明一个具体实施方式中网孔板的结构图。

图3是本发明一个具体实施方式中第一旁路喷射口的结构图。

图4是本发明一个具体实施方式中第二旁路喷射口的结构图。

图5是本发明一个具体实施方式中第一超声波发生器与网孔板连接部分的结构图。

图6是本发明一个具体实施方式中第二超声波发生器与清洁腔室连接部分的结构图。

图中：1、三元催化器壳体；2、网孔板；3、第一旁路喷射口；4、清洁腔室；5、回流管；6、第二旁路喷射口；7、净化颗粒；8、雾化器；9、一级净化区；10、二级净化区；11、三级净化区；12、缺口；13、第一超声波发生器；14、第二超声波发生器；15、导流叶片；16、顶盖；17、缝隙；18、第一出口；19、第二出口；20、缩口；21、空腔；22、垫片；23、金属外圈；24、塑料内芯。 

具体实施方式

本发明中使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接、粘贴等常规手段，在此不再详述。

参照图1-6，本发明一个具体实施方式包括三元催化器壳体1，三元催化器壳体1内设置有网孔板2，所述三元催化器壳体1的进气端下方设置有第一旁路喷射口3，三元催化器壳体1的出气端上方设置有清洁腔室4，清洁腔室4通过回流管5连接至三元催化器壳体1的进气端上方，清洁腔室4的顶部设置有第二旁路喷射口6，三元催化器壳体1内填充有净化颗粒7，网孔板2和净化颗粒7表面设置有催化剂层，三元催化器壳体1的表面设置有第一超声波发生器13，清洁腔室4的表面设置有第二超声波发生器14。网孔板2分为一级净化区9、二级净化区10和三级净化区11，三个净化区依次串联连接，一级净化区9位于三元催化器壳体1的进气端，三级净化区11位于三元催化器壳体1的出气端，一级净化区9、二级净化区10和三级净化区11上的网孔直径之比为1∶2∶4，三个净化区的网孔数量相等。一级净化区9的顶部设置有缺口12。第一旁路喷 射口3沿45°方向喷射，第一旁路喷射口3内环形设置有若干个导流叶片15，第一旁路喷射口3的顶部设置有顶盖16，顶盖16上环形设置有若干个缝隙17，缝隙17与导流叶片15一一对应，缝隙17与其对应的导流叶片15的轴线夹角为15°。第二旁路喷射口6包括并联的第一出口18和第二出口19，第一出口18垂直向下设置，第一出口18内设置有缩口20，第二出口19朝向回流管5一侧设置，第二出口19的轴线方向与第一出口18的轴线方向的夹角为50°，第二出口19内设置有雾化器8。网孔板2内设置有空腔21，空腔21与第一超声波发生器13相连通，第一超声波发生器13发出的超声波在空腔21内产生反射，形成共振腔，可以提高超声波对于三元催化器的清洁效果。第二超声波发生器14与清洁腔室4的连接处设置有若干个垫片22，垫片22外侧为金属外圈23，金属外圈23内部填充有塑料内芯24，垫片22采用两种材质制成，可以使超声波在传递过程中形成两个不同的传递速度，实现对于清洁腔室4的双重振动清洁效果。

用于上述基于超声波控制的汽车尾气净化处理系统的处理方法，包括以下步骤：

A、发动机开始工作后，随着尾气的流过，三元催化器内的温度逐渐升高，当温度升高至60℃之后，第一旁路喷射口3向三元催化器壳体1内喷射第一清洁液，同时第一超声波发生器13开始工作；

B、当三元催化器内的温度超过100℃或者发动机停止工作后，第一旁路喷射口3停止喷射，第二旁路喷射口6向清洁腔室4喷射第二清洁液，喷射时间持续35s，然后第二旁路喷射口6停止喷射，第二超声波发生器14开始工作，工作时间持续150s；

C、依照步骤B中所述第二旁路喷射口6和第二超声波发生器14的工作顺序，循环3次后第二旁路喷射口6和第二超声波发生器14停止工作，第二旁路喷射口6和第二超声波发生器14停止工作的时间长度不少于15min。

其中，步骤A中，第一清洁液包括，

5.2wt％的氨基磺酸、0.9wt％的琥珀酸酯磺酸钠、0.25wt％的巯基苯并噻唑、4.8wt％的4-叔丁基环己醇、5.1wt％的4-甲氧基-3-氨基苯酰替苯胺、6.6wt％的甲基丙烯磺酸钠、25wt％的乙醇，余量为水。

步骤B中，第二清洁液包括，

8.5wt％的正庚烷、0.9wt％的2-氨基-4-硝基苯酚、4.2wt％的2-(4-氨基苯)乙胺、1.6wt％的苄基苯基硫醚、15wt％的乙醇，余量为水。

第一旁路喷射口3的喷射流量为1.3mL/s，第二旁路喷射口6的喷射流量为4.7mL/s。第一超声波发生器13的频率为24kHz，第二超声波发生器14的频率为40kHz。

本发明利用超声波与三元催化器的相互作用，并同时使用清洁液对三元催化器进行清洁，可以使三元催化器对尾气的净化效率提高至少5％以上，并且在正常使用状态下，不需要对三元催化器进行其它清洗就可以一直保持上述净化效率。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.基于超声波控制的汽车尾气净化处理系统，包括三元催化器壳体(1)，三元催化器壳体(1)内设置有网孔板(2)，其特征在于：所述三元催化器壳体(1)的进气端下方设置有第一旁路喷射口(3)，三元催化器壳体(1)的出气端上方设置有清洁腔室(4)，清洁腔室(4)通过回流管(5)连接至三元催化器壳体(1)的进气端上方，清洁腔室(4)的顶部设置有第二旁路喷射口(6)，三元催化器壳体(1)内填充有净化颗粒(7)，网孔板(2)和净化颗粒(7)表面设置有催化剂层，三元催化器壳体(1)的表面设置有第一超声波发生器(13)，清洁腔室(4)的表面设置有第二超声波发生器(14)。

2.根据权利要求1所述的基于超声波控制的汽车尾气净化处理系统，其特征在于：所述网孔板(2)分为一级净化区(9)、二级净化区(10)和三级净化区(11)，三个净化区依次串联连接，一级净化区(9)位于三元催化器壳体(1)的进气端，三级净化区(11)位于三元催化器壳体(1)的出气端，一级净化区(9)、二级净化区(10)和三级净化区(11)上的网孔直径之比为1∶2∶4，三个净化区的网孔数量相等。

3.根据权利要求2所述的基于超声波控制的汽车尾气净化处理系统，其特征在于：所述一级净化区(9)的顶部设置有缺口(12)。

4.根据权利要求1所述的基于超声波控制的汽车尾气净化处理系统，其特征在于：所述第一旁路喷射口(3)内环形设置有若干个导流叶片(15)，第一旁路喷射口(3)的顶部设置有顶盖(16)，顶盖(16)上环形设置有若干个缝隙(17)，缝隙(17)与导流叶片(15)一一对应，缝隙(17)与其对应的导流叶片(15)的轴线夹角为15°。

5.根据权利要求1所述的基于超声波控制的汽车尾气净化处理系统，其特征在于：所述第二旁路喷射口(6)包括并联的第一出口(18)和第二出口(19)，第一出口(18)垂直向下设置，第一出口(18)内设置有缩口(20)，第二出口(19)朝向回流管(5)一侧设置，第二出口(19)的轴线方向与第一出口(18)的轴线方向的夹角为50°，第二出口(19)内设置有雾化器(8)。

6.用于上述权利要求1～5任意一项所述的基于超声波控制的汽车尾气净化处理系统的处理方法，其特征在于包括以下步骤：

A、发动机开始工作后，随着尾气的流过，三元催化器内的温度逐渐升高，当温度升高至60℃之后，第一旁路喷射口(3)向三元催化器壳体(1)内喷射第一清洁液，同时第一超声波发生器(13)开始工作；

B、当三元催化器内的温度超过100℃或者发动机停止工作后，第一旁路喷射口(3)停止喷射，第二旁路喷射口(6)向清洁腔室(4)喷射第二清洁液，喷射时间持续30s～45s，然后第二旁路喷射口(6)停止喷射，第二超声波发生器(14)开始工作，工作时间持续2min～4min；

C、依照步骤B中所述第二旁路喷射口(6)和第二超声波发生器(14)的工作顺序，循环2～3次后第二旁路喷射口(6)和第二超声波发生器(14)停止工作，第二旁路喷射口(6)和第二超声波发生器(14)停止工作的时间长度不少于15min。

7.根据权利要求6所述的基于超声波控制的汽车尾气净化处理系统的处理方法，其特征在于：步骤A中，第一清洁液包括，

3wt％～7wt％的氨基磺酸、0.7wt％～1.5wt％的琥珀酸酯磺酸钠、0.1wt％～0.3wt％的巯基苯并噻唑、3.5wt％～5wt％的4-叔丁基环己醇、4wt％～7wt％的4-甲氧基-3-氨基苯酰替苯胺、6.5wt％～8wt％的甲基丙烯磺酸钠、25wt％的乙醇，余量为水。

8.根据权利要求6所述的基于超声波控制的汽车尾气净化处理系统的处理方法，其特征在于：步骤B中，第二清洁液包括，

7wt％～10wt％的正庚烷、0.7wt％～1wt％的2-氨基-4-硝基苯酚、2.5wt％～5wt％的2-(4-氨基苯)乙胺、1.5wt％～2wt％的苄基苯基硫醚、15wt％的乙醇，余量为水。