CN115013196B - 一种用于柴油机高压热端egr系统的净化装置及净化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于柴油机高压热端EGR系统的净化装置及净化方法，包括壳体，壳体内安装有依次连通的颗粒过滤室、CO/NO转化室和CO/HC吸附室；通过颗粒过滤室对尾气中的颗粒物进行过滤，再通过CO/NO转化室和CO/HC吸附室将尾气中的CO转变为CO2，NO转变为N2，从而增加尾气中的CO2、N2浓度，利于增强EGR的热效应、化学效应，增强EGR技术降低柴油机NOx排放的能力，同时吸收EGR系统循环尾气中的CO、HC等气态污染物，能够有效防止EGR管道、EGR冷却器、EGR阀等装置发生积碳现象，能够提高EGR系统的性能，有效延长EGR系统的使用寿命，防止尾气中的不完全燃烧物质及污染物进入下一循环参与燃烧，消耗下一循环燃烧所需的氧气，改善柴油机排放性能。
Description
技术领域
本发明涉及柴油机尾气处理技术领域，具体为一种用于柴油机高压热端EGR系统的净化装置及净化方法。
背景技术
柴油车作为汽车NOx和颗粒物排放的主要来源，其中NOx中95％以上成分为NO，控制柴油机排放对缓解汽车尾气对空气的污染显得极为重要；EGR机内净化系统是最理想的减排措施之一，主要由EGR冷却器、EGR管道、EGR阀等部件组成，通过将柴油机上个循环中一定量的尾气通入进气歧管中与新鲜空气混合再进入柴油机缸内进行下一个循环，利用稀释效应、热效应、化学效应综合作用，能显著降低柴油机NOx排放。
然而，EGR系统在长期运行过程中，柴油机尾气中的未燃HC和颗粒物会沉积在EGR冷却器、EGR管道、EGR阀等EGR系统部件表面，形成一层绝缘的积碳层，使得EGR系统性能恶化，进而造成柴油机经济性下降，NOx排放增加；尾气中的CO等物质进入下一循环参与燃烧会消耗下一循环的氧气，导致燃料燃烧所需的氧含量减少，会进一步增加颗粒、CO等污染物的生成；此外，由于EGR系统积碳后需要进行更换，这也增加了EGR系统的应用成本；因此急需一种用于柴油机高压热端EGR系统的净化装置及净化方法来解决上述问题。
发明内容
本发明提供一种能有效防止发生积碳现象，能够提高EGR系统的性能，延长EGR系统的使用寿命的用于柴油机高压热端EGR系统的净化装置及净化方法，来解决上述现有技术中存在的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于柴油机高压热端EGR系统的净化装置，包括壳体，所述壳体内安装有依次连通的颗粒过滤室、CO/NO转化室和CO/HC吸附室；
其中，所述壳体侧面设有进气端和出气端，所述进气端与所述颗粒过滤室连通，出气端与CO/HC吸附室连通，尾气由所述进气端进入到所述颗粒过滤室内，并依次经过CO/NO转化室和CO/HC吸附室，由所述出气端排出至EGR冷却器中进行冷却。
优选的，所述壳体为一种圆柱体结构，颗粒过滤室、CO/NO转化室和CO/HC吸附室由内到外同轴布设在所述壳体内，其中，颗粒过滤室、CO/NO转化室和CO/HC吸附室除顶面外至少一面布满供气体流通的微孔。
优选的，所述颗粒过滤室、CO/NO转化室和CO/HC吸附室除顶面外各面均布满供气体流通的微孔。
优选的，所述颗粒过滤室内安装有颗粒滤芯，颗粒滤芯为一种壁流式蜂窝陶瓷过滤体，孔道的入口和出口为交叉密闭，孔密度约400目，其中，所述颗粒滤芯与颗粒过滤室内壁啮合，上端面与进气端下表面齐平。
优选的，颗粒滤芯材质为钛酸铝材质陶瓷，涂覆的催化剂为贵金属铂和钯，涂敷比例为2:1，负载量为0.18g/L。
优选的，所述CO/NO转化室内布满微孔面设有用于将尾气中的CO、NO转化为CO2、N2的CO/NO转化层，其中，CO/NO转化层由TiO2浸渍在Cu(NO3)2溶液中放置24小时后，利用烘干炉进行烘干制成。
优选的，所述CO/HC吸附室内布满微孔面设有用于吸收尾气中的CO、HC的CO/HC吸附层；
其中，所述CO/HC吸附层由契合CO/HC吸附室的多孔载体，通过喷涂镧-铈氧化物形成一层镧-铈氧化物，并置于氯铂酸和氯化钯的水溶液中载持贵金属铂和钯后进行风干制成。
优选的，所述进气端设于所述壳体侧面上端与排气管连接，所述出气端设于所述壳体侧面下端与EGR冷却器相连，其中，进气端与出气端位于同一平面内。
优选的，所述壳体顶端设有开口，并在开口处拆卸式安装有盖板，盖板上安装有压力调节器，压力调节器监测所述壳体内压力，并在壳体内部压力大于排气背压时，压力调节器打开调节壳体内部压力。
一种用于柴油机高压热端EGR系统的净化装置的净化方法，包括如下步骤：
S1、柴油机排放的部分尾气经EGR管道由进气端进入到颗粒过滤室内，由颗粒滤芯过滤尾气中的颗粒物；
S2、过滤后的尾气穿过颗粒过滤室的微孔进入CO/NO转化室内，并经CO/NO转化层反应将尾气中的CO、NO转化为CO2、N2；
S3、转化后的尾气穿过CO/NO转化室的微孔进入CO/HC吸附室内，由CO/HC吸附层吸附尾气中的CO、HC；
S4、处理后的尾气，由出气端排出至EGR冷却器中进行冷却，并通过EGR阀到达进气歧管，与下一循环新鲜空气混合后进入气缸参与燃烧。
优选的，在步骤S1中，当颗粒过滤滤芯长期使用导致颗粒聚集发生阻塞时，将颗粒滤芯拆卸下来，进行颗粒滤芯的再生，具体为：利用压缩机提供的高压干燥空气，经加热器加热后进入再生主体段加热载体，加热温度范围500～550℃，进行颗粒滤芯再生。
与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明通过颗粒过滤室对尾气中的颗粒物进行过滤，再通过CO/NO转化室和CO/HC吸附室将尾气中的CO转变为CO2，NO转变为N2，从而增加尾气中的CO2、N2浓度，有利于增强EGR的热效应、化学效应，进一步增强EGR技术降低柴油机NOx排放的能力，同时吸收EGR系统循环尾气中的CO、HC等气态污染物，能够有效防止EGR管道、EGR冷却器、EGR阀等装置发生积碳现象，能够提高EGR系统的性能，有效延长EGR系统的使用寿命，防止尾气中的不完全燃烧物质及污染物进入下一循环参与燃烧，消耗下一循环燃烧所需的氧气，改善柴油机排放性能；
另外，本发明中颗粒滤芯可进行拆卸更换，并通过再生重复使用降低应用成本，通过压力调节器可以保证装置内部压力稳定，避免引起EGR系统的背压过高，从而影响柴油机排气过程，当颗粒滤芯发生堵塞时，会导致其内部压力增加，使得压力调节器处于长期打开状态，此时即可作为颗粒滤芯发生阻塞的预警信号，可通过打开上端盖取出颗粒滤芯进行再生处理。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
在附图中：
图1是本发明净化装置的结构示意图；
图2是本发明净化装置在柴油机上的位置及工作过程示意图；
图3是本发明净化方法流程图；
图中标号：1、盖板；2、压力调节器；3、第一螺杆；4、第二螺杆；5、进气端；6、颗粒滤芯；7、颗粒过滤室；8、CO/NO转化层；9、CO/NO转化室；10、CO/HC吸附层；11、CO/HC吸附室；12、出气端；13、EGR阀；14、EGR冷却器；15、净化装置；16、柴油机。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例：如图1所示，一种用于柴油机高压热端EGR系统的净化装置，包括壳体，壳体内安装有依次连通的颗粒过滤室7、CO/NO转化室9和CO/HC吸附室11；
其中，壳体侧面设有进气端5和出气端12，进气端5与颗粒过滤室7连通，出气端12与CO/HC吸附室11连通，尾气由进气端5进入到颗粒过滤室7内，并依次经过CO/NO转化室9和CO/HC吸附室11，由出气端12排出至EGR冷却器14中进行冷却。
其中，在一具体实施例中，参考图1所示，壳体为一种圆柱体结构，颗粒过滤室7、CO/NO转化室9和CO/HC吸附室11由内到外同轴布设在壳体内，其中，进气端5设于壳体侧面上端与排气管连接，出气端12设于壳体侧面下端与EGR冷却器14相连，其中，进气端5与出气端12位于同一平面内，进气端5与颗粒过滤室7相连，颗粒过滤室7内安装有颗粒滤芯6，颗粒滤芯6可重复使用，采用钛酸铝材质陶瓷，涂覆的催化剂为贵金属铂(Pt)和钯(Pd)，涂敷比例为2:1，负载量为0.18g/L。颗粒滤芯6形状为圆柱体，采用商用壁流式蜂窝陶瓷过滤体，孔道的入口和出口为交叉密闭，孔密度约400目，颗粒滤芯6与颗粒过滤室7内壁啮合，上端面与进气室下表面齐平，吸附尾气中的颗粒物；颗粒过滤滤芯长期使用导致颗粒聚集发生阻塞时，可以将颗粒滤芯6拆卸下来，进行颗粒滤芯6的再生，降低装置的应用成本；
进气端5中的尾气经颗粒过滤室7中的颗粒滤芯6过滤方可到达颗粒过滤室7，其中，颗粒过滤室7、CO/NO转化室9和CO/HC吸附室11除顶面外至少一面布满供气体流通的微孔；在一具体实施例中，参考图1所示，颗粒过滤室7、CO/NO转化室9和CO/HC吸附室11除顶面外各面均布满供气体流通的微孔；
颗粒过滤室7的尾气过滤后穿过微孔进入CO/NO转化室9内，CO/NO转化室9内布满微孔面设有用于将尾气中的CO、NO转化为CO2、N2的CO/NO转化层8；
其中，CO/NO转化层8基地材料为TiO2，催化剂制备采用浸渍法，通过将TiO2浸渍在Cu(NO3)2溶液中放置24小时后，利用烘干炉进行烘干并制成富含多孔的CuO/TiO2转化层，可利用尾气余温将尾气中的CO、NO转化为CO2、N2，从而增加尾气中的CO2和N2浓度，有助于增强EGR的热效应和化学效应，进一步降低柴油机16NOx排放；
处理后的尾气穿过微孔进入CO/HC吸附室11内，CO/HC吸附室11内布满微孔面设有用于吸收尾气中的CO、HC的CO/HC吸附层10；
其中，CO/HC吸附层10基体材料为粉末活性炭、碱和矾土水泥，通过添加水玻璃作为粘合剂，利用蒸馏水为调和剂制成与CO/HC吸附室11四周及底面相契合的形状，再将其进行烘干硬化，最终形成富含多孔的载体；将镧-铈氧化物制成有机溶液喷涂在载体上形成一层镧-铈氧化物，并进行自然干燥；之后将载体置于氯铂酸和氯化钯的水溶液中进行吸附，待载体干操后用氢气进行还原，从而将贵金属铂和钯载持到载体上，最后再进行自然风干制成富含多孔的CO/HC吸附层10并置于CO/HC吸附室11内，用于吸收尾气中的CO、HC；
参考如1所示，在壳体顶端设有开口，并在开口处拆卸式安装有盖板1，参考图1所示，通过第一螺杆3和第二螺杆4将盖板1固定在开口处，拆卸时，拧动螺杆即可，盖板1上安装有压力调节器2，压力调节器2监测壳体内压力，当装置内部压力大于排气背压时，压力调节器2将会打开调节内部压力，保证装置内部压力稳定，并能够避免排气背压过高现象；此外，当颗粒滤芯6发生堵塞时，会导致其内部压力增加，压力调节器2会处于长期打开状态，此时即可作为颗粒滤芯6发生阻塞的信号，可通过打开上端盖取出颗粒滤芯6进行再生处理。
参考图2-3所示，一种用于柴油机高压热端EGR系统的净化装置的净化方法，包括如下步骤：
S1、柴油机16排放的尾气经EGR管道由进气端5进入到颗粒过滤室7内，由颗粒滤芯6过滤尾气中的颗粒物；
其中，当颗粒过滤滤芯长期使用导致颗粒聚集发生阻塞时，将颗粒滤芯6拆卸下来，进行颗粒滤芯6的再生，具体为：利用压缩机提供的高压干燥空气，经加热器加热后进入再生主体段加热载体，加热温度范围500～550℃，进行颗粒滤芯6再生；
S2、过滤后的尾气穿过颗粒过滤室7的微孔进入CO/NO转化室9内，并经CO/NO转化层8反应将尾气中的CO、NO转化为CO2、N2；
S3、转化后的尾气穿过CO/NO转化室9的微孔进入CO/HC吸附室11内，由CO/HC吸附层10吸附尾气中的CO、HC；
S4、处理后的尾气，由出气端12排出至EGR冷却器14中进行冷却，并通过EGR阀13到达进气歧管，与下一循环新鲜空气混合后进入气缸参与燃烧。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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 (4)
1.一种用于柴油机高压热端EGR系统的净化装置，其特征在于：包括壳体，所述壳体内安装有依次连通的颗粒过滤室、CO/NO转化室和CO/HC吸附室；
其中，所述壳体侧面设有进气端和出气端，所述进气端与所述颗粒过滤室连通，出气端与CO/HC吸附室连通，尾气由所述进气端进入到所述颗粒过滤室内，并依次经过CO/NO转化室和CO/HC吸附室，由所述出气端排出至EGR冷却器中进行冷却；
所述壳体为一种圆柱体结构，颗粒过滤室、CO/NO转化室和CO/HC吸附室由内到外同轴布设在所述壳体内，其中，颗粒过滤室、CO/NO转化室和CO/HC吸附室除顶面外至少一面布满供气体流通的微孔；
所述颗粒过滤室、CO/NO转化室和CO/HC吸附室除顶面外各面均布满供气体流通的微孔；
所述CO/NO转化室内布满微孔面设有用于将尾气中的CO、NO转化为CO2、N2的CO/NO转化层，其中，CO/NO转化层由TiO2浸渍在Cu（NO3）2溶液中放置24小时后，利用烘干炉进行烘干制成；
所述CO/HC吸附室内布满微孔面设有用于吸收尾气中的CO、HC的CO/HC吸附层；
其中，所述CO/HC吸附层由契合CO/HC吸附室的多孔载体，通过喷涂镧-铈氧化物形成一层镧-铈氧化物，并置于氯铂酸和氯化钯的水溶液中载持贵金属铂和钯后进行风干制成；
所述进气端设于所述壳体侧面上端与排气管连接，所述出气端设于所述壳体侧面下端与EGR冷却器相连，其中，进气端与出气端位于同一平面内；
所述壳体顶端设有开口，并在开口处拆卸式安装有盖板，盖板上安装有压力调节器，压力调节器监测所述壳体内压力，并在壳体内部压力大于排气背压时，压力调节器打开调节壳体内部压力。
2.根据权利要求1所述的一种用于柴油机高压热端EGR系统的净化装置，其特征在于：所述颗粒过滤室内安装有颗粒滤芯，颗粒滤芯为一种壁流式蜂窝陶瓷过滤体，孔道的入口和出口为交叉密闭，孔密度约400目，其中，所述颗粒滤芯与颗粒过滤室内壁啮合，上端面与进气端下表面齐平。
3.根据权利要求2所述的一种用于柴油机高压热端EGR系统的净化装置，其特征在于：颗粒滤芯材质为钛酸铝材质陶瓷，涂覆的催化剂为贵金属铂和钯，涂敷比例为2:1，负载量为0.18g／L。
4.一种根据权利要求1-3任一项所述的用于柴油机高压热端EGR系统的净化装置的净化方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、柴油机排放的部分尾气经EGR管道由进气端进入到颗粒过滤室内，由颗粒滤芯过滤尾气中的颗粒物；
其中，当颗粒滤芯长期使用导致颗粒聚集发生阻塞时，将颗粒滤芯拆卸下来，进行颗粒滤芯的再生，具体为：利用压缩机提供的高压干燥空气，经加热器加热后进入再生主体段加热载体，加热温度范围500～550℃，进行颗粒滤芯再生；
S2、过滤后的尾气穿过颗粒过滤室的微孔进入CO/NO转化室内，并经CO/NO转化层反应将尾气中的CO、NO转化为CO2、N2；
S3、转化后的尾气穿过CO/NO转化室的微孔进入CO/HC吸附室内，由CO/HC吸附层吸附尾气中的CO、HC；
S4、处理后的尾气，由出气端排出至EGR冷却器中进行冷却，并通过EGR阀到达进气歧管，与下一循环新鲜空气混合后进入气缸参与燃烧。
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