CN106762040A - 一种应用于汽油发动机的排放后处理***及处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种应用于汽油发动机的排放后处理***及方法，涉及尾气处理领域。包括三元催化器、颗粒捕集器、电加热装置和控制模块。三元催化器中载体为金属载体，设置于发动机机仓内排气歧管后方。颗粒捕集器安装于三元催化器的出口端。颗粒捕集器的滤芯由陶瓷组成，陶瓷表面涂覆有贵金属催化剂。电加热装置固定于三元催化器外表面用于给三元催化器加热。控制模块与电加热模块相连，用于控制电加热装置。本发明还提供了相应的方法。采用本发明的汽油发动机的排放后处理***，通过三元催化器和颗粒捕集器的合理布置以及电加热装置的合理控制，从而提升排放后处理***的处理能力，降低排放污染物。

Description

一种应用于汽油发动机的排放后处理***及处理方法
技术领域
本发明涉及尾气处理领域，特别是涉及一种应用于汽油发动机的排放后处理***及处理方法。
背景技术
为了应对日趋严重的环境污染，我国即将出台国六汽车排放法规。该法规相对于目前的国五标准，无论在试验工况还是在各项排放物限值上，都有了跳跃式的提高。对汽油机更是增加了颗粒物的要求。而对于汽油发动机特别是直喷汽油机来说，之前从未考虑的颗粒物将会成为整车满足排放法规的最大挑战。为了满足排放法规颗粒物及其他污染物的限值的要求，必须应用新的排放后处理技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够满足排放法规颗粒物及其他污染物的限值的要求应用于汽油发动机的排放后处理***。
本发明的另一个目的在于提供一种能够满足排放法规颗粒物及其他污染物的限值的要求的应用于汽油发动机的排放后处理***的处理方法。
特别地，本发明的目的在于提供一种应用于汽油发动机的排放后处理***，以提升排放后处理***的处理能力，降低排放污染物，其包括：
三元催化器，安装于发动机机仓内排气歧管后方，用于净化车辆尾气中的有害气体，所述三元催化器中的载体为金属载体；
颗粒捕集器，安装于所述三元催化器的出口端，用于转化剩余所述有害气体和捕捉所述车辆尾气中的颗粒物，所述颗粒捕集器的滤芯由陶瓷组成，所述滤芯表面涂覆有贵金属催化剂；
电加热装置，安装于所述三元催化器处，用于给所述三元催化器加热，提高所述汽车尾气的温度；和
控制模块，与所述电加热装置相连，用于控制所述电加热装置。
进一步地，所述三元催化器的出口端与所述颗粒捕集器的进口端通过拥有预定长度的排气管连接；
可选地，所述预定长度为0m～1m。
进一步地，所述金属载体为铁铬铝合金。
进一步地，所述贵金属催化剂为铂、钯或铑催化剂其中的一种或几种。
进一步地，所述控制模块包括：
所述控制模块包括：
温度传感器，固定于所述颗粒捕集器中，用于测量所述颗粒捕集器中所述车辆尾气的温度；
压差传感器，固定于所述颗粒捕集器周围，用于测量所述颗粒捕集器前后所述车辆尾气的压差；和
控制单元，与所述温度传感器和所述压差传感器相连，用于通过处理采集到的所述温度和所述压差以控制所述电加热装置的启动或停止。
特别地，一种应用排放后处理***的处理方法，包括：
确定颗粒捕集器中颗粒物加载水平；
当所述颗粒物加载水平高于预定值时，开启电加热装置；或者
当所述颗粒捕集器中的车辆尾气达到再生温度时，维持所述再生温度；或者
当所述颗粒物加载水平低于预定值时，关闭所述电加热装置。
进一步地，所述颗粒物加载水平由压差传感器测量出的压差所确定。
进一步地，所述再生温度为550℃～650℃。
本发明的应用于汽油发动机的排放后处理***及方法，其中三元催化器中的载体为铁铬铝合金制成，与滤芯表面涂覆有铂、钯或铑等贵金属催化剂的颗粒捕集器配合，能更快更高效的转化废气。又通过三元催化器和颗粒捕集器的合理布置以及电加热装置的合理控制，从而提升排放后处理***的处理能力，降低排放污染物。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。附图中：
图1是本发明一实施例的排放后处理***的示意性布置图。
图2是本发明一实施例的排放后处理方法的工作流程图。
具体实施方式
图1是本发明一实施例的排放后处理***的示意性布置图，如图1所示，一种应用于汽油发动机的排放后处理***，包括三元催化器1、颗粒捕集器2、电加热装置3和控制模块(图中未绘出)。三元催化器1设置于发动机机仓内排气歧管后方，用于将汽车尾气排出的一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化物等有害气体通过氧化和还原作用转变为无害的二氧化碳、水和氮气。所述三元催化器1中的载体为金属载体。颗粒捕集器2安装于三元催化器1的出口端，用于转化剩余所述有害气体和捕捉汽车尾气中的颗粒物。颗粒捕集器2的滤芯由陶瓷组成，陶瓷表面涂覆有贵金属催化剂。电加热装置3固定于三元催化器1外表面，用于给三元催化器1加热，提高汽车尾气的温度，既有助于提高三元催化器1的效率，又能提高颗粒捕集器2的温度，使颗粒物氧化燃烧，从而达到颗粒捕集器2再生。控制模块与电加热装置3相连，用于控制电加热装置3。
电加热装置3工作时，增加三元催化器1的温度，提高三元催化器1的转化效率，同时提高三元催化器1中尾气的温度，高温尾气通过颗粒捕集器2时，提升颗粒捕集器2的温度，颗粒捕集器2到达一定温度后，颗粒物主动燃烧后再生，降低排气压力。
采用本发明的应用于汽油发动机的排放后处理***，其中三元催化器1中的载体为金属载体，与滤芯表面涂覆有贵金属催化剂的颗粒捕集器2配合，能更快更高效的转化废气。又通过三元催化器1和颗粒捕集器2的合理布置以及电加热装置3的合理控制，从而提升排放后处理***的处理能力，降低排放污染物。
三元催化器1中的金属载体由铁铬铝合金制成，可以增强CO、HC和NOx三种气体的活性，促使其进行一定的氧化-还原化学反应，其中CO在高温下氧化成为无色、无毒的二氧化碳气体；HC化合物在高温下氧化成水和二氧化碳；NOx还原成氮气和氧气。三种有害气体变成无害气体，使汽车尾气得以净化。
三元催化器1的出口端与颗粒捕集器2的进口端通过拥有预定长度的排气管连接，所述预定长度可以为0m～1m。因为当颗粒捕集器2距离三元催化器1一定距离时，进入颗粒捕集器2的汽车尾气温度较低，更有利于颗粒层形成；而且进入颗粒捕集器2的尾气流速相对更低，由于布朗扩散和壁流速度密切相关，流速越低，相同时间内捕集的颗粒物越多，所以颗粒捕集器2过滤效率较高。
颗粒捕集器2滤芯表面涂覆的贵金属催化剂元素为铂、钯或铑催化剂其中的一种或几种。在本发明的一实施例中，涂覆有贵金属催化剂的颗粒捕集器2由巴斯夫股份公司(BASF)厂家提供，其中，贵金属催化剂组合物中钯铑的质量比为12:8。采用上述颗粒捕集器2，既可以催化转化三元催化器1没转化完全的有害气体，又可以降低颗粒的着火温度，从而提高了催化再生的效率。
控制模块包括温度传感器、压差传感器和控制单元。温度传感器固定于颗粒捕集器2中，用于测量颗粒捕集器2中汽车尾气的温度。压差传感器固定于颗粒捕集器2周围，用于测量颗粒捕集器2前后汽车尾气的压差。控制单元与温度传感器和压差传感器相连，用于通过处理采集到的温度信息和压差信息控制所述电加热装置。
图2是本发明一实施例的排放后处理方法的工作流程图，如图2所示，一种应用于汽油发动机排放后处理***的处理方法，包括：
确定颗粒捕集器2中颗粒物加载水平；
当所述颗粒物加载水平高于预定值时，开启电加热装置3；
当所述颗粒捕集器2中的所述汽车尾气达到再生温度时，维持所述再生温度；
当所述颗粒物加载水平低于预定值时，关闭所述电加热装置3。
进一步地，所述颗粒物加载水平通过所述压差传感器测量出的压差来确定。
所述再生温度为550℃～650℃。
排气背压指发动机排气的阻力压力。当排气背压升高时，发动机排气不畅，从而影响发动机的动力性。排气背压指发动机尾气流经排气***的压降。排气背压对发动机综合性能有非常大的影响。一般情况下，排气背压变大直接导致发动机燃油消耗率上升，发动机经济性能恶化，于此同时发动机动力性也变差，尾气排放质量也会由于缸内燃烧的不充分也加剧恶化。汽车在行驶过程中，压差传感器实时监测颗粒捕集器2前后汽车尾气的压差，来确定排气背压是否对汽车造成影响。当排气背压升高达到一定值时，控制单元控制电加热装置3启动，对三元催化器1进行加热，此时排气尾气温度升高，当温度升高到颗粒捕集器2中的颗粒着火温度后，颗粒物氧化燃烧，排气背压开始降低。温度传感器把温度值传送给控制单元，控制单元控制电加热装置3使温度传感器中的温度值保持在一段时间，直到排气背压的变化趋于零，控制单元关闭电加热装置。
至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (8)

1.一种应用于汽油发动机的排放后处理***，包括：
三元催化器(1)，安装于发动机机仓内排气歧管后方，用于净化车辆尾气中的有害气体，所述三元催化器(1)中的载体为金属载体；
颗粒捕集器(2)，安装于所述三元催化器(1)的出口端，用于转化剩余所述有害气体和捕捉所述车辆尾气中的颗粒物，所述颗粒捕集器(2)的滤芯由陶瓷组成，所述滤芯的表面涂覆有贵金属催化剂；
电加热装置(3)，安装于所述三元催化器(1)处，用于给所述三元催化器(1)加热，提高所述车辆尾气的温度；和
控制模块，与所述电加热装置(3)相连，用于控制所述电加热装置(3)。
2.根据权利要求1所述的排放后处理***，其特征在于，所述三元催化器(1)的出口端与所述颗粒捕集器(2)的进口端通过拥有预定长度的排气管连接；
可选地，所述预定长度为0m～1m。
3.根据权利要求1或2所述的排放后处理***，其特征在于，所述金属载体为铁铬铝合金。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的排放后处理***，其特征在于，所述贵金属催化剂为铂、钯或铑催化剂其中的一种或几种。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的排放后处理***，其特征在于，所述控制模块包括：
温度传感器，固定于所述颗粒捕集器(2)中，用于测量所述颗粒捕集器(2)中所述车辆尾气的温度；
压差传感器，固定于所述颗粒捕集器(2)周围，用于测量所述颗粒捕集器(2)前后所述车辆尾气的压差；和
控制单元，与所述温度传感器和所述压差传感器相连，用于通过处理采集到的所述温度和所述压差以控制所述电加热装置(3)的启动或停止。
6.一种应用于权利要求1～5中任一项所述排放后处理***的处理方法，包括：
确定颗粒捕集器(2)中颗粒物加载水平；
当所述颗粒物加载水平高于预定值时，开启电加热装置(3)；或者
当所述颗粒捕集器(2)中的车辆尾气达到再生温度时，维持所述再生温度；或者
当所述颗粒物加载水平低于预定值时，关闭所述电加热装置(3)。
7.根据权利要求6所述的处理方法，其特征在于，所述颗粒物加载水平由压差传感器测量出的压差所确定。
8.根据权利要求6或7所述的处理方法，其特征在于，所述再生温度为550℃～650℃。
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