CN108019253B - 磁性颗粒物过滤器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种磁性颗粒物过滤器，包括外壁和内壁，内壁位于外壁内，内壁形成有多个连通过滤器进口和出口的孔道，过滤器内部设置有能够吸附带有磁性的催化剂材料的磁体，与常见的主动再生的DPF不同的是，此过滤器不需要提供额外能量，不仅可以吸附尾气中的碳烟颗粒物，还可以捕集尾气中携带的催化剂颗粒，采用多个孔道，可以增加过滤器的几何表面积，使排气中的微粒从孔道流动时，沉积在孔道的壁面上，同时带有磁性的催化剂材料会被磁性颗粒物过滤器中的磁体吸附，从而实现过滤作用。

Description

磁性颗粒物过滤器
技术领域
本发明属于尾气处理领域，具体涉及一种磁性颗粒物过滤器。
背景技术
随着人们生活质量以及消费水平的增长，汽车产业高速发展，并已成为我国的支柱产业之一。汽车使用量增加的同时，其所带来的环境污染问题也日趋严重。柴油机与汽油机相比，具有燃油经济性好、污染物（CO、CO2和HC）排放量相对较小等显著优点，城市大巴、工业设备几乎都是用柴油机提供动力。然而，柴油机的应用存在一个严重的问题，即微粒物（PM）和氮氧化物（NOx）的排放量很高。PM的尺寸仅有微米、亚微米级别，其吸入肺部会引起呼吸道疾病等对人体危害很大的疾病；大气中的氮氧化物会导致人体中枢神经受损，引起痉挛和麻痹。因此，污染物排放的控制迫在眉睫，并成为柴油机技术的重点和难点，在很大程度上限制了现代柴油机的发展。
目前，控制PM最有效的手段是在发动机后安装颗粒物过滤器装置DPF，PM经过DPF过滤器时，沉积在滤芯内，当微粒过多时，则会堵塞DPF通道，且造成发动机背压升高。因此，DPF要定期清理附着的PM，也即DPF的再生，DPF发展的关键技术正是DPF的再生技术。柴油机排放的PM大部分为烟黑可燃物（soot），燃点较高，一般在600度以上，而柴油机排气的温度一般低于400度，因此实现直接利用尾气对PM氧化消除较为困难。目前常见的再生技术为主动再生，即利用外加能源，如电加热、微波加热、缸内增加后燃，使得排气温度或DPF的温度达到PM的着火温度，从而实现DPF的再生。但主动再生耗能较多，且系统相对复杂，故有必要寻找一种更高效的被动再生方式，同时满足在高温和低温下被动再生的高效率性。目前，常见的被动再生方式为在DPF气流通道表面添加催化剂涂层，降低soot的可燃温度点，最终达到利用尾气的热量来催化氧化soot的目的。大部分研究者都着眼于催化剂对成熟后soot的催化作用，迄今为止，仍没有找到应用于被动再生系统的理想稳定的催化剂。本系统不仅考虑催化剂对成熟soot的催化作用，同时关注催化剂在soot生成过程中的耦合催化作用，从而降低soot燃烧的起燃温度，使DPF被动再生，达到节能减排的目的。
发明内容
本发明采用磁性方式捕集催化剂，不仅可以吸附尾气中的碳烟颗粒物，并且可以捕集尾气中携带的催化剂颗粒，无需再提供额外的能源，具有耗能少、效率高、成本低、结构简单灵活的特点。
结合图1，一种磁性颗粒物过滤器，其与燃烧装置的排气端相连接，包括外壁和内壁，所述内壁位于所述外壁内，所述内壁形成有多个连通过滤器进口和出口的孔道，所述孔道蜿蜒延伸，所述过滤器内部设置有能够吸附带有磁性的催化剂材料的磁体。
进一步地，所述磁体设置于所述孔道的表面。
进一步地，所述过滤器从其进口到出口由多个子部分依次连接而成。
进一步地，每个所述子部分的结构相同。
进一步地，前一个子部分与后一个子部分错开连接，即前一个子部分沿中心线旋转一角度后再与后一个连接。
进一步地，所述燃烧装置是发动机。
进一步地，所述过滤器为圆柱状。
进一步地，所述孔道自过滤器的中心沿径向发散排列。
进一步地，所述孔道自过滤器的一个边缘部分向与中心径向对称的另一侧部分层状有序排列。
进一步地，每层所述孔道与相邻层连通。
本发明具有以下有益效果：（1）区别于常见的颗粒物过滤器DPF，本系统将催化剂直接混入燃料中，催化剂在燃料燃烧过程中嵌入于碳烟颗粒物中，催化剂的催化作用不仅作用于成熟后的碳烟颗粒物，且有效地作用于碳烟颗粒物生成阶段微观结构的变化，从而较好地发挥催化剂的催化效果，有助于实现DPF的被动再生。
（2）使用磁性方式捕集催化剂，无需再提供额外的能源。
（3）整个系统耗能少，系统结构简单，过滤效果好，实用性强。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
图1为本发明磁性颗粒物过滤器的结构示意图。
图2为本发明磁性颗粒物过滤器子部分的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
结合图1，一种磁性颗粒物过滤器，其与发动机的排气端相连接，包括外壁11和内壁12，所述内壁12位于所述外壁11内，所述内壁12形成有多个连通过滤器进口和出口的孔道，所述孔道蜿蜒延伸，所述过滤器内部设置有能够吸附带有磁性的催化剂材料的磁体。
进一步地，所述磁体设置于所述孔道的表面。
进一步地，参见图2，所述过滤器从其进口到出口由多个子部分13依次连接而成。
进一步地，每个所述子部分的结构相同。
进一步地，所述过滤器为圆柱状。
进一步地，所述孔道自过滤器的一个边缘部分向与中心径向对称的另一侧部分层状有序排列，可替换地，所述孔道自过滤器的中心沿径向发散排列。
进一步地，每层所述孔道与相邻层连通。
进一步地，前一个子部分与后一个子部分错开连接，即前一个子部分沿中心线旋转一角度后再与后一个连接，所述孔道蜿蜒延伸从而增加了过滤面积。
本发明工作原理与过程：与常见的主动再生的DPF不同的是，本发明不需要提供额外能量，不仅可以吸附尾气中的碳烟颗粒物，并且可以捕集尾气中携带的催化剂颗粒。本发明设置多个孔道，可以增加过滤器的几何表面积，使排气中的微粒从孔道流动时，沉积在孔道的壁面上，同时带有磁性的催化剂材料会被磁性颗粒物过滤器中的磁体吸附，从而实现过滤作用，如图1所示。随着应用次数的增加，磁性颗粒物过滤器上会积累大量的催化剂材料，可以进一步催化尾气中碳烟颗粒物的氧化。本发明将催化剂直接混入燃料中，催化剂在燃料燃烧过程中嵌入于碳烟颗粒物中，催化剂的催化作用不仅作用于成熟后的碳烟颗粒物，且有效地作用于碳烟颗粒物生成阶段微观结构的变化，从而较好地发挥催化剂的催化效果，有助于实现DPF的被动再生。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种磁性颗粒物过滤器，其与燃烧装置的排气端相连接，包括外壁(11)和内壁(12)，所述内壁(12)位于所述外壁(11)内，所述内壁(12)形成有多个连通过滤器进口和出口的孔道，所述孔道蜿蜒延伸，其特征在于，所述过滤器内部设置有能够吸附带有磁性的催化剂材料的磁体，所述过滤器从其进口到出口由多个子部分(13)依次连接而成，前一个子部分(13)与后一个子部分(13)错开连接，所述孔道自过滤器的一个边缘部分向与中心径向对称的另一侧部分层状有序排列。
2.根据权利要求1所述的磁性颗粒物过滤器，其特征在于：所述磁体设置于所述孔道的表面。
3.根据权利要求1所述的磁性颗粒物过滤器，其特征在于：每个所述子部分(13)的结构相同。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的磁性颗粒物过滤器，其特征在于：所述燃烧装置是发动机。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的磁性颗粒物过滤器，其特征在于：所述过滤器为圆柱状。
6.根据权利要求5所述的磁性颗粒物过滤器，其特征在于：每层所述孔道与相邻层连通。
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