CN106545385A - 一种柴油颗粒捕捉器和柴油机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种柴油颗粒捕捉器包括入口通道，入口通道前端涂覆有第一催化剂涂层，入口通道后端涂覆有第二催化剂涂层，第二催化剂涂层的活性高于第一催化剂涂层的活性。当捕捉的颗粒数目达到一定量，DPF开始再生，由于入口通道后端的第二催化剂涂层活性高于入口通道前端的第一催化剂涂层活性，使得入口通道后端的颗粒更容易被再生，排气阻力首先降低；后续的气流及其所携带的能量和活性成分能流经尚未再生的颗粒层，使得DPF的再生能覆盖整个入口通道，确保DPF的再生效率，提高了DPF的再生可靠性，进而提高了DPF的使用寿命；同时减小了排气阻力，降低了柴油机油耗。本发明还提供了一种柴油机。

Description

一种柴油颗粒捕捉器和柴油机
技术领域
本发明涉及柴油机废气处理技术领域，更具体地说，涉及一种柴油颗粒捕捉器，本发明还涉及一种具有上述柴油颗粒捕捉器的柴油机。
背景技术
DPF(Diesel Particulate Filter的缩写，柴油颗粒捕捉器)是一种安装在柴油发动机排气系统中的陶瓷过滤器，它可以在PM排放物质进入大气之前将其捕捉，进而达到降低发动机颗粒物排放的目的。当DPF捕捉的颗粒达到一定的限制，需要通过技术手段将DPF的颗粒除去，实现DPF的可循环利用。
DPF在使用过程中，受废气流动方向的影响，DPF入口通道的废气温度随着入口深度增加而降低，DPF再生较易首先在温度较高的入口通道前端发生，入口通道前端再生后，颗粒层消失，壁面的流动阻力明显低于后端尚未再生的壁面，排气气流较易从入口通道的前端直接短路流入DPF的出口通道。而入口通道后端得不到后续气流及能量的补充，再生无法进行，导致DPF整体再生不彻底；数次再生后，颗粒会在入口通道后端聚集，导致DPF有效长度缩短，排气背压升高，增加了柴油机油耗，严重时导致DPF完全堵塞报废，影响了DPF的使用寿命。
综上所述，如何提高DPF的再生可靠性，以提高DPF的使用寿命，是目前本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种柴油颗粒捕捉器，以提高DPF的再生可靠性，进而提高DPF的使用寿命。
本发明的另一目的在于提供一种具有上述柴油颗粒捕捉器的柴油机，以提高DPF的再生可靠性，进而提高DPF的使用寿命。
为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种柴油颗粒捕捉器，包括入口通道，所述入口通道前端涂覆有第一催化剂涂层，所述入口通道后端涂覆有第二催化剂涂层，所述第二催化剂涂层的活性高于所述第一催化剂涂层的活性。
优选的，上述柴油颗粒捕捉器中，所述第一催化剂涂层厚度与所述第二催化剂涂层厚度相同，且所述第二催化剂涂层的贵金属浓度大于所述第一催化剂涂层的贵金属浓度。
优选的，上述柴油颗粒捕捉器中，所述第一催化剂涂层的贵金属浓度为2.5-3.5克每平方英寸；所述第二催化剂涂层的贵金属浓度为4.5-5.5克每平方英寸。
优选的，上述柴油颗粒捕捉器中，所述第一催化剂涂层的贵金属浓度等于所述第二催化剂涂层的贵金属浓度，且所述第一催化剂涂层厚度小于所述第二催化剂涂层厚度。
优选的，上述柴油颗粒捕捉器中，所述第一催化剂涂层沿所述入口通道的轴向长度等于所述第二催化剂涂层沿所述入口通道的轴向长度。
从上述的技术方案可以看出，本发明提供的柴油颗粒捕捉器包括入口通道，入口通道前端涂覆有第一催化剂涂层，入口通道后端涂覆有第二催化剂涂层，第二催化剂涂层的活性高于第一催化剂涂层的活性。
在柴油机工作过程中，柴油颗粒捕捉器(以下简称DPF)的入口通道会捕捉一定的颗粒，当捕捉的颗粒数目达到一定量，DPF开始再生。入口通道后端虽然距离废气入口较远，相对的废气温度比较低，但是入口通道后端的第二催化剂涂层活性高于入口通道前端的第一催化剂涂层活性，使得入口通道后端的颗粒更容易被再生，排气阻力首先降低；后续的气流及其所携带的能量和活性成分能流经尚未再生的颗粒层，使得DPF的再生能覆盖整个入口通道，确保DPF的再生效率。
综上所述，本发明的柴油颗粒捕捉器提高了DPF的再生可靠性，进而提高了DPF的使用寿命；同时减小了排气阻力，降低了柴油机油耗。
本发明还提供了一种柴油机，包括排气管和设置在所述排气管上的柴油颗粒捕捉器，所述柴油颗粒捕捉器为上述任一种柴油颗粒捕捉器，由于上述柴油颗粒捕捉器具有上述效果，具有上述柴油颗粒捕捉器的柴油机具有同样的效果，故本文不再赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的柴油颗粒捕捉器的结构示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种柴油颗粒捕捉器，提高了DPF的再生可靠性，进而提高了DPF的使用寿命。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参考附图1，本发明实施例提供的柴油颗粒捕捉器包括入口通道1，入口通道1前端涂覆有第一催化剂涂层2，入口通道1后端涂覆有第二催化剂涂层3，第二催化剂涂层3的活性高于第一催化剂涂层2的活性。
需要说明的是，上述入口通道1前端是指废气的入口端。催化剂涂层的活性较高时所需要的催化温度较低，所以在温度较低时活性较高的催化剂涂层较先再生。
在柴油机工作过程中，柴油颗粒捕捉器(以下简称DPF)的入口通道1会捕捉一定的颗粒，当捕捉的颗粒数目达到一定量，DPF开始再生。入口通道1后端虽然距离废气入口较远，相对的废气温度比较低，但是入口通道1后端的第二催化剂涂层3活性高于入口通道1前端的第一催化剂涂层2活性，使得入口通道1后端的颗粒更容易被再生，排气阻力首先降低；后续的气流及其所携带的能量和活性成分能流经尚未再生的颗粒层，使得DPF的再生能覆盖整个入口通道1，确保DPF的再生效率。
综上所述，本发明的柴油颗粒捕捉器提高了DPF的再生可靠性，进而提高了DPF的使用寿命；同时减小了排气阻力，降低了柴油机油耗。
本发明一具体的实施例中，第一催化剂涂层2厚度与第二催化剂涂层3厚度相同，且第二催化剂涂层3的贵金属浓度大于第一催化剂涂层2的贵金属浓度。DPF的再生使用的催化剂为贵金属催化剂，以铂为主，辅以钯、铑。上述贵金属浓度具体指铂的浓度，本实施例通过在入口通道1前端和后端选择不同贵金属浓度的催化剂涂层，使入口通道1前端催化剂活性低于后端催化剂活性，从而实现入口通道1后端首先再生，上述涂层方式便于掌握涂层厚度。
优选的，第一催化剂涂层2的贵金属浓度为2.5-3.5克每平方英寸；第二催化剂涂层3的贵金属浓度为4.5-5.5克每平方英寸。具体的，第一催化剂涂层2的贵金属浓度为3克每平方英寸；第二催化剂涂层3的贵金属浓度为5克每平方英寸，能够保证入口通道1前端和后端的完全再生。上述第一催化剂涂层2的贵金属浓度还可以为其他数值如2.5克每平方英寸，第二催化剂涂层3的贵金属浓度还可以为其他数值，如4.5克每平方英寸；上述第一催化剂涂层2和第二催化剂涂层3形成的整体涂层的贵金属浓度也可以沿着自入口通道1前端向入口通道1后端的方向逐渐增大，本发明对此不作具体限定，只要保证入口通道1后端的催化剂活性高于入口通道1前端的催化剂活性即可。
本发明另一具体的实施例中，第一催化剂涂层2的贵金属浓度等于第二催化剂涂层3的贵金属浓度，且第一催化剂涂层2厚度小于第二催化剂涂层3厚度。本实施例使入口通道1的前端和后端均采用同一贵金属浓度的催化剂涂层，通过将入口通道1前端的第一催化剂涂层2厚度涂覆较薄，将入口通道1后端的第二催化剂涂层3厚度涂覆较后，以实现同样的入口通道1后端的催化剂活性高于入口通道1前端的催化剂活性的效果。当然，本发明也可以使第一催化剂涂层2和第一催化剂涂层2采用活性不同的两种不同成分的涂层。
为了进一步优化上述技术方案，第一催化剂涂层2沿入口通道1的轴向长度等于第二催化剂涂层3沿入口通道1的轴向长度。本发明使第一催化剂涂层2的长度和第二催化剂涂层3的长度相同，便于涂覆涂层。将入口通道1沿轴向分为A区域和B区域。在柴油机工作过程中，A区域和B区域均会捕捉一定的颗粒，当捕捉的颗粒数目达到一定量，DPF开始再生。B区域的催化剂活性更高，使得B区域的颗粒更容易再生，排气阻力首先降低。后续气流及其所携带的能量和活性成分将流经A区域，从B区域流向出口通道4，A区域的再生能继续下去，确保较高的DPF再生效率。当然，上述第一催化剂涂层2沿入口通道1的轴向长度还可以大于或者小于第二催化剂涂层3沿入口通道1的轴向长度。
本发明实施例还提供了一种柴油机，包括排气管和设置在排气管上的柴油颗粒捕捉器，柴油颗粒捕捉器为上述任一项实施例提供柴油颗粒捕捉器，提高了DPF的再生可靠性，进而提高了DPF的使用寿命，其优点是由柴油颗粒捕捉器带来的，具体的请参考上述实施例中相关的部分，在此就不再赘述。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种柴油颗粒捕捉器，包括入口通道(1)，所述入口通道(1)前端涂覆有第一催化剂涂层(2)，所述入口通道(1)后端涂覆有第二催化剂涂层(3)，其特征在于，所述第二催化剂涂层(3)的活性高于所述第一催化剂涂层(2)的活性。
2.根据权利要求1所述的柴油颗粒捕捉器，其特征在于，所述第一催化剂涂层(2)厚度与所述第二催化剂涂层(3)厚度相同，且所述第二催化剂涂层(3)的贵金属浓度大于所述第一催化剂涂层(2)的贵金属浓度。
3.根据权利要求2所述的柴油颗粒捕捉器，其特征在于，所述第一催化剂涂层(2)的贵金属浓度为2.5-3.5克每平方英寸；所述第二催化剂涂层(3)的贵金属浓度为4.5-5.5克每平方英寸。
4.根据权利要求1所述的柴油颗粒捕捉器，其特征在于，所述第一催化剂涂层(2)的贵金属浓度等于所述第二催化剂涂层(3)的贵金属浓度，且所述第一催化剂涂层(2)厚度小于所述第二催化剂涂层(3)厚度。
5.根据权利要求1-4任一项所述的柴油颗粒捕捉器，其特征在于，所述第一催化剂涂层(2)沿所述入口通道(1)的轴向长度等于所述第二催化剂涂层(3)沿所述入口通道(1)的轴向长度。
6.一种柴油机，包括排气管和设置在所述排气管上的柴油颗粒捕捉器，其特征在于，所述柴油颗粒捕捉器为如权利要求1-5任一项所述的柴油颗粒捕捉器。
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