CN103670611B - 一种尾气处理装置及包括该尾气处理装置的柴油发动机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种尾气处理装置及包括该尾气处理装置的柴油发动机，属于发动机领域，应用于工程机械，优选为挖掘机。尾气处理装置包括除硫装置1、催化装置2、碳颗粒捕获器3、气体单向阀4及连接管6、7来处理尾气，通过除硫装置1除去尾气中的硫化物，通过催化装置2将有害气体转化为无害的可排放的气体，碳颗粒捕获器3将气体中的灰尘或者较大的颗粒捕获；本发明的优点在于：可以有效的除去有害气体；采用A2BO4型催化剂降低了生产的成本，同时可以降低催化剂的起燃温度，尤其是冷车启动时较低温度尾气的处理；此尾气处理装置装在涡轮增压器和***之间，方便对装置进行拆卸和维修。

Description

一种尾气处理装置及包括该尾气处理装置的柴油发动机
技术领域
本发明涉及发动机的技术领域，特别涉及一种能够大大降低尾气中的有害气体及颗粒物的一种尾气处理装置及包括该尾气处理装置的柴油发动机。
背景技术
柴油发动机排放尾气中的主要污染物为一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)、氮氧化合物(NOx)、硫化物和微粒(由碳颗粒、铅氧化物等重金属氧化物和烟灰等组成)。其净化的主要通过在催化剂作用下氧化还原的化学反应生成H2O、CO2和N2等排放到大气中；目前我们的尾气处理装置的处理能力有限，不能彻底的出去尾气中的有害成分，如图1所示，目前发动机尾气处理装置，包括冷却管路9、除硫装置10、除碳装置11以及安装壳体12，冷却管路9与除硫装置10以及除碳装置11连接且都安装在安装壳体12内，冷却管路9对发动机尾气进行降温处理后降低尾气气压，除硫装置10内设有碱性除硫物，除碳装置11将尾气中的碳颗粒过滤后继续氧化成可排放的二氧化碳，存在以下缺点：
1)不能去除尾气中主要的有害成分CO、HC和NOX，对尾气净化不彻底；
2)如果尾气处理装置堵塞会造成排气背压增大，较低发动机的功率；
3)冷却管路1对发动机尾气进行降温处理后，会降低催化剂的活性，降低碳颗粒过滤后继续氧化成二氧化碳的转化率；
针对以上缺点本发明尾气处理装置可以有效的除去尾气中的一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)、氮氧化合物(NOx)、硫化物和微粒。
发明内容
针对以上的缺点和局限性，本发明通过增加催化装置、颗粒捕获器及气体单向阀来解决和改善上述问题，具体方案如下：
一种柴油发动机尾气处理装置，其中，包括除硫装置、催化装置、碳颗粒捕获器、气体单向阀、壳体以及连接管组成，所述除硫装置、催化装置、碳颗粒捕获器、气体单向阀都安装在所述安装壳体内。
上述一种柴油发动机尾气处理装置，其中，所述单向阀安装在所述连接管上且靠近壳体内壁，所述除硫装置连接在连接管后且在除硫装置末端有一堵头Ⅳ，形成第一空腔Ⅰ，除硫装置可以除去尾气中的硫化物。
上述一种柴油发动机尾气处理装置，其中，所述催化装置在所述除硫装置外层，且所述催化装置一侧设置有堵头Ⅴ，所述堵头Ⅴ、所述催化装置、所述除硫装置和所述催化装置另一侧的挡板形成第二空腔Ⅱ，上述催化装置，由合金多孔材料Fe-Al-Gr作为载体，A2BO4类钙钛矿(La2-xSrxO4)作为催化剂，使一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)、氮氧化合物(NOx)中的NO发生氧化反应，生成可以直接排放的气体CO2、H2O和N2。
上述一种柴油发动机尾气处理装置，其中，所述碳颗粒捕获器在所述催化装置外层且紧贴着催化装置，所述壳体和内部封闭结构形成第三空腔Ⅲ，上述碳颗粒捕获器，由合金多孔材料Fe-Al-Gr过滤网组成，借助惯性碰撞、截留、扩散和重力沉降等作用使碳颗粒从尾气气流中分离，并和尾气中的NO2反应生成CO2和N2。
上述一种柴油发动机尾气处理装置，其中，所述连接管分别接涡轮增压器和***。
上述一种柴油发动机尾气处理装置，其中，尾气通过连接管进入第一空腔，通过除硫装置进入第二空腔，再通过催化装置和碳颗粒捕获器进入第三空腔，最后通过连接管排出。
上述一种柴油发动机尾气处理装置，其中，尾气处理装置堵塞会造成排气背压增大，所述第一空腔Ⅰ中的气体压力达到10kpa时，单向阀自动打开，尾气会直接通过***排出。
一种柴油发动机，其中，包括上述任一项所述的尾气处理装置。
采用本发明后的有益效果是：
1)可以有效去除发动机尾气中的主要污染物一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)、氮氧化合物(NOx)、硫化物和碳颗粒；
2)如果尾气处理装置堵塞造成排气背压增大，达到气体单向阀开启压力，会自动打开单向阀，降低排气背压；
3)采用A2BO4型催化剂，降低了生产的成本，同时可以降低催化剂的起燃温度，尤其是冷车启动时较低温度尾气的处理；
4)此尾气处理装置装在涡轮增压器和***之间，方便对装置进行拆卸和维修。
附图说明
图1为目前发动机尾气处理装置示意图；
图2为本发明尾气处理装置示意图。
其中，1为除硫装置2为催化装置3为碳颗粒捕获器4为气体单向阀5为壳体6为连接管7为连接管8为挡板9为冷却管路10为除硫装置11为除碳装置12为安装壳体Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别为所形成的腔室Ⅳ、Ⅴ分别为堵头。
具体实施方式
下面结合附图2和具体事例对本发明做进一步的说明，但不作为本发明的限定。
如图2所示，一种柴油发动机尾气处理装置，包括除硫装置1、催化装置2、碳颗粒捕获器3、气体单向阀4、壳体5以及连接管组成6、7，所述除硫装置1、催化装置2、碳颗粒捕获器3、气体单向阀3都安装在所述安装壳体5内，单向阀4安装在所述连接管6上且靠近壳体5内壁，所述除硫装置1连接在连接管6后且在除硫装置末端有一堵头Ⅳ，形成第一空腔Ⅰ，除硫装置1可以除去尾气中的硫化物。
所述催化装置2在所述除硫装置1外层，且所述催化装置2一侧设置有堵头Ⅴ；所述堵头Ⅴ、催化装置2、除硫装置1和催化装置一侧的挡板形成第二空腔Ⅱ，上述催化装置2，由合金多孔材料Fe-Al-Gr作为载体，A2BO4类钙钛矿(La2-xSrxO4)作为催化剂，使一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)、氮氧化合物(NOx)中的NO发生氧化反应，生成可以直接排放的气体CO2、H2O和N2。
碳颗粒捕获器3在催化装置2外层且紧贴着催化装置2，壳体5和内部封闭结构形成第三空腔Ⅲ，上述碳颗粒捕获器3，由合金多孔材料Fe-Al-Gr过滤网组成，借助惯性碰撞、截留、扩散和重力沉降等作用使碳颗粒从尾气气流中分离，并和尾气中的NO2反应生成CO2和N2。连接管6接涡轮增压器，连接管7接***。
尾气通过连接管6进入第一空腔Ⅰ，通过除硫装置1进入第二空腔Ⅱ，除硫装置1中设有碱性除硫物，通过除硫装置1时除去尾气中的硫化物，剩余尾气再通过催化装置2和碳颗粒捕获器3进入第三空腔Ⅲ，通过催化装置2和碳颗粒捕获器3时除去比较大的颗粒物，碳颗粒捕获器，由合金多孔材料Fe-Al-Gr过滤网组成，借助惯性碰撞、截留、扩散和重力沉降等作用使碳颗粒从尾气气流中分离，并和尾气中的NO2反应生成CO2和N2，加大的颗粒如由碳颗粒、铅氧化物等重金属氧化物和烟灰等组成的颗粒等，在催化装置2中，在催化剂作用下使一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)、氮氧化合物(NOx)中的NO发生氧化反应，生成可以直接排放的气体CO2、H2O和N2，最后通过连接管7排出，上述尾气处理装置堵塞会造成排气背压增大，所述第一空腔Ⅰ中的气体压力达到10kpa时，单向阀4自动打开，尾气会直接通过排气管7排出。
本发明的实施例中还包括一种柴油发动机，设有如上述的尾气处理装置。由于上述尾气处理装置具有上述技术效果，因此，设有该尾气处理装置的柴油发动机也应具备相应的技术效果，其具体实施过程与上述实施例类似，兹不赘述。
以上所述仅为本发明较佳的事例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种尾气处理装置，其特征在于，包括除硫装置(1)、催化装置(2)、碳颗粒捕获器(3)、气体单向阀(4)、壳体(5)以及左右两侧的连接管(6)(7)组成，所述除硫装置(1)、催化装置(2)、碳颗粒捕获器(3)、气体单向阀(4)都安装在所述壳体(5)内；所述催化装置(2)在所述除硫装置(1)外层，且所述催化装置(2)一侧设置有堵头(Ⅴ)，所述堵头(Ⅴ)、所述催化装置(2)、所述除硫装置(1)和所述催化装置(2)另一侧的挡板(8)形成第二空腔(Ⅱ)。
2.根据权利要求1所述一种尾气处理装置，其特征在于，所述单向阀(4)安装在左侧所述连接管(6)上且靠近壳体(5)内壁，所述除硫装置(1)连接在左侧所述连接管(6)后且在除硫装置(1)末端有一堵头(Ⅳ)，形成第一空腔(Ⅰ)。
3.根据权利要求2所述一种尾气处理装置，其特征在于，所述碳颗粒捕获器(3)在所述催化装置(2)外层且紧贴着催化装置(2)，所述壳体(5)和所述壳体(5)的内部形成第三空腔(Ⅲ)。
4.根据权利要求3所述一种尾气处理装置，其特征在于，左侧所述连接管(6)接涡轮增压器，右侧所述连接管(7)接***。
5.根据权利要求4所述一种尾气处理装置，其特征在于，尾气通过左侧所述连接管(6)进入所述第一空腔(Ⅰ)，通过除硫装置(1)进入所述第二空腔(Ⅱ)，再通过催化装置(2)和碳颗粒捕获器(3)进入所述第三空腔(Ⅲ)，最后通过右侧所述连接管(7)排出。
6.根据权利要求2所述一种尾气处理装置，其特征在于，当所述第一空腔(Ⅰ)中的气体压力达到10kpa时，单向阀(4)自动打开。
7.一种柴油发动机，其特征在于，包括权利要求1至6任一项所述的尾气处理装置。
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