CN204677261U - 一种新型汽车柴油发动机颗粒催化过滤器系统 - Google Patents

一种新型汽车柴油发动机颗粒催化过滤器系统 Download PDF

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吴忠
李映昆
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Abstract

本实用新型公开了一种新型汽车发动机颗粒催化过滤器系统，包括进气大小头、催化转化器和出气大小头，进气大小头和出气大小头分别设置在催化转化器的两端，催化转化器包括柴油氧化型催化转化器和颗粒催化过滤器，柴油氧化型催化转化器和颗粒催化过滤器之间设置有过渡段，柴油氧化型催化转化器、过渡段和颗粒催化过滤器沿汽车尾气气流流向依次设置并连通。本实用新型通过柴油氧化型催化转化器将尾气中的NO转化成NO2，并氧化掉尾气颗粒物中大部分的可溶有机物和碳氢化合物组分，在通过颗粒催化过滤器，通过NO2与碳颗粒发生催化反应转化成NO和CO2，从而实现低温连续被动再生，不需要通过外部注入燃料。

Description

一种新型汽车柴油发动机颗粒催化过滤器系统
技术领域
本实用新型涉及机动车排放控制领域中的尾气净化系统，尤其涉及一种具有低温连续被动再生及监控功能的新型汽车柴油发动机颗粒催化过滤器系统。
背景技术
随着机动车颗粒物排放法规的日益提高，颗粒捕集器的应用越来越广泛，常规的颗粒捕集器的捕集效率一般在50％～98％之间，但是由于颗粒捕集器捕集到的颗粒需要很高的温度，一般需要达到600℃以上才能被氧化掉。在没有外界条件的作用下，颗粒物在排气系统内很难被消除掉，如果不能实现再生，颗粒捕集器很快将被颗粒堵塞，失去过滤性能，产生严重的后果。
颗粒捕集器的再生可分为主动再生和被动再生，主动再生是指利用外加能量(如：燃烧器、电加热器、发动机电控后喷等改变发动机的排气温度)使颗粒捕集器内部温度达到颗粒的氧化燃烧温度而进行的再生。被动再生是指利用发动机排气本身所具有的能量进行的再生。
目前常用的颗粒捕集器的再生方式一般有三种，一种是通过发动机燃油电控系统后喷燃油至发动机的排气管，燃油经柴油氧化型催化转化器(DOC)的氧化，使排气温度升高，利用该温度氧化颗粒捕集器中的颗粒，以达到再生的目的；第二种是通过在发动机排气管上外接一套喷油系统，当颗粒捕集器需要再生时，向DOC之前喷射一定量的燃油，同样通过DOC的氧化作用升高排气温度，氧化颗粒捕集器中的颗粒，达到颗粒捕集器再生的目的；第三种是通过在颗粒捕集器前外接一个燃烧器，当颗粒捕集器需要再生时，向燃烧器中注入一定量的燃油并通过燃烧器中的火花塞点燃燃油，燃油燃烧的热量使排气温度升高，从而使颗粒捕集器再生。这三种方式均是通过外界注入再生燃料，燃烧使排气温度升高来使颗粒捕集器再生，再生需要的温度环境均在颗粒捕集器外形成，热量通过传导和辐射的方式，这样的方式会在热传导过程中散失大量的能量，造成浪费和发动机经性能、舒适性能的下降。
基于普通颗粒捕集器再生温度高，再生条件差；再生需要外部注入燃料，造成发动机经济性下降，浪费能源；再生时对发动机舒适性能有一定影响。
实用新型内容
本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供一种新型汽车发动机颗粒催化过滤器系统。
本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：
一种新型汽车发动机颗粒催化过滤器系统，包括进气大小头、催化转化器和出气大小头，所述进气大小头和所述出气大小头分别设置在所述催化转化器的两端，所述催化转化器包括柴油氧化型催化转化器和颗粒催化过滤器，所述柴油氧化型催化转化器和所述颗粒催化过滤器之间设置有过渡段，所述柴油氧化型催化转化器、所述过渡段和所述颗粒催化过滤器沿汽车尾气气流流向依次设置并连通。
进一步，所述系统还包括压力检测管、压差传感器和控制器，两个所述压力检测管的第一端分别与所述进气大小头和所述出气大小头连通，两个所述压力检测管的第二端均与所述压差传感器的压差采集端连接，所述压力传感器的信号端与所述控制器连接。
更进一步，所述系统还包括警示器，所述警示器的信号输入端与所述控制器的警示信号输出端连接。
具体地，所述柴油氧化型催化转化器为堇青石通透式结构，其内部涂覆高性能含铂氧化催化剂，其起燃温度为180℃～200℃。
优选地，所述过渡段的宽度为15mm～20mm。
具体地，所述颗粒催化过滤器为堇青石壁流式结构，所述颗粒催化过滤器的进气端壁面上设置有致密层，所述致密层上设置有多个孔隙，且涂覆有高性能含铂氧化催化剂，所述颗粒催化过滤器的再生平衡点温度为280℃～320℃。
优选地，所述致密层上的孔隙中，至少有80％的孔隙的直径小于20nm。
本实用新型的有益效果在于：
本实用新型一种新型汽车发动机颗粒催化过滤器系统通过柴油氧化型催化转化器将尾气中的NO转化成NO2，并氧化掉尾气颗粒物中大部分的可溶有机物和碳氢化合物组分，在通过颗粒催化过滤器，能在发动机自身排气温度条件下，通过NO2与碳颗粒发生催化反应转化成NO和CO2，从而实现低温连续被动再生，不需要通过外部注入燃料，避免了造成的发动机经济性下降，浪费能源，再生时影响发动机舒适性能等问题。
附图说明
图1是本实用新型所述一种新型汽车柴油发动机颗粒催化过滤器系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步说明：
如图1所示，本实用新型一种新型汽车发动机颗粒催化过滤器系统，包括进气大小头1、催化转化器2、出气大小头3、压力检测管4、压差传感器5、警示器7和控制器6，进气大小头1和出气大小头3分别设置在催化转化器2的两端，催化转化器包括柴油氧化型催化转化器21和颗粒催化过滤器23，柴油氧化型催化转化器21和颗粒催化过滤器23之间设置有过渡段22，过渡段22的宽度为15mm～20mm，柴油氧化型催化转化器21、过渡段22和颗粒催化过滤器23沿汽车尾气气流流向依次设置并连通，两个压力检测管4的第一端分别与进气大小头1和出气大小头3连通，两个压力检测管4的第二端均与压差传感器5的压差采集端连接，压力传感器的信号端与控制器6连接，警示器7的信号输入端与控制器6的警示信号输出端连接。
柴油氧化型催化转化器21为堇青石通透式结构，其内部涂覆高性能含铂氧化催化剂，其起燃温度为180℃～200℃，颗粒催化过滤器23为堇青石壁流式结构，颗粒催化过滤器23进气端壁面上设置有致密层，致密层上设置有多个孔隙，且涂覆有高性能含铂氧化催化剂，颗粒催化过滤器23的再生平衡点温度为280℃～320℃，致密层上的孔隙中，至少有80％的孔隙的直径小于20nm。
本实用新型一种新型汽车发动机颗粒催化过滤器系统的工作原理如下：
通过发动机原机的标定使发动机原始排放指标达到一定的要求，特别是氮氧化物NOX应控制在3.5g/kW·h以内，汽车发动机尾气通过排气管进入催化转化器2，首先通过进气大小头1进入柴油氧化型催化转化器21(DOC)，柴油氧化型催化转化器21(DOC)将尾气中的CO转化成CO2，将HC转化成H2O和CO2，将NO转化成NO2，并氧化掉尾气颗粒物中大部分的可溶有机物和碳氢化合物组分(大概能占到尾气颗粒物的40％)，尾气通过柴油氧化型催化转化器21(DOC)后，根据催化转化的情况，柴油氧化型催化转化器21(DOC)的进出气端的温度比较，通常会有所提高。然后尾气会通过颗粒催化过滤器23(CSF)，由于颗粒催化过滤器23(CSF)为壁流式结构，且在进气端壁面设置了一层致密层，过滤精度达到20nm，过滤效率达到98％以上，颗粒催化过滤器23(CSF)在进气端涂覆高性能催化剂，能在较低的温度条件下(在280℃～300℃)，通过NO2与碳颗粒发生催化反应转化成NO和CO2，从而实现低温连续被动再生，同时压差传感器5实时采集净化器的进气大小头1和出气大小头3两端的压差信号，并发送给控制器6，控制器6接收压差传感器5的信号，并进行处理分析，当颗粒催化过滤器23系统出现故障时发出警告指示信号，并由指示器指示相关信息，通知驾驶人员进行维修处理。
本实用新型的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本实用新型的技术方案做出的技术变形，均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种新型汽车柴油发动机颗粒催化过滤器系统，其特征在于：包括进气大小头、催化转化器和出气大小头，所述进气大小头和所述出气大小头分别设置在所述催化转化器的两端，所述催化转化器包括柴油氧化型催化转化器和颗粒催化过滤器，所述柴油氧化型催化转化器和所述颗粒催化转化器之间设置有过渡段，所述柴油氧化型催化转化器、所述过渡段和所述颗粒催化过滤器沿汽车尾气气流流向依次设置并连通。
2.根据权利要求1所述的新型汽车柴油发动机颗粒催化过滤器系统，其特征在于：还包括压力检测管、压差传感器和控制器，两个所述压力检测管的第一端分别与所述进气大小头和所述出气大小头连通，两个所述压力检测管的第二端均与所述压差传感器的压差采集端连接，所述压力传感器的信号端与所述控制器连接。
3.根据权利要求2所述的新型汽车柴油发动机颗粒催化过滤器系统，其特征在于：还包括警示器，所述警示器的信号输入端与所述控制器的警示信号输出端连接。
4.根据权利要求1所述的新型汽车柴油发动机颗粒催化过滤器系统，其特征在于：所述柴油氧化型催化转化器为堇青石通透式结构，其内部涂覆高性能含铂氧化催化剂，其起燃温度为180℃～200℃。
5.根据权利要求1所述的新型汽车柴油发动机颗粒催化过滤器系统，其特征在于：所述过渡段的宽度为15mm～20mm。
6.根据权利要求1所述的新型汽车柴油发动机颗粒催化过滤器系统，其特征在于：所述颗粒催化过滤器为堇青石壁流式结构，所述颗粒催化过滤器与的进气端壁面上设置有致密层，所述致密层上设置有多个孔隙，且涂覆有高性能含铂氧化催化剂，所述颗粒催化过滤器的再生平衡点温度为280℃～320℃。
7.根据权利要求6所述的新型汽车柴油发动机颗粒催化过滤器系统，其特征在于：所述致密层上的孔隙中，至少有80％的孔隙的直径小于20nm。
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