CN208718760U - 一种有效去除车辆启动阶段尾气污染的催化器 - Google Patents

Abstract

传统的车辆催化器在车辆启动的一段时间内，由于催化剂还没有被烟气加热至活性温度，因此该阶段的烟气不能被净化处理，排出大量的NOx及碳氢化合物HC等有毒有害污染物。本实用新型公开了一种可最大程度削除车辆启动阶段尾气排放的车辆尾气催化净化器，包括催化装置本身及催化剂预加热***。所述催化装置的载体首先涂覆电热涂层，所述电热涂层采用碳纤维等优良电加热材料，该电热层外再涂覆催化剂涂层。通过遥控感应利用电热层在内燃机启动前预先将所述外表的催化剂涂层快速加热到其活性温度范围，再允许启动车辆内燃机，并停止外部能量源对催化剂的加热，由此该阶段的燃烧尾气得以有效催化反应，以脱除其中的NOx等污染物。

Description

一种有效去除车辆启动阶段尾气污染的催化器

技术领域

本实用新型涉及一种有效去除车辆启动阶段尾气污染的尾气处理技术领域，特别是涉及一种可预加热的车辆尾气催化净化器，适用于采用内燃机为动力的各种车辆和机械装置。

背景技术

催化净化器是指将车辆尾气排出的NOx、CO和碳氢化合物HC等有害气体通过氧化和还原作用转变为无害的氮气、水和二氧化碳的催化装置。三元催化剂最低要在250 摄氏度的时候起反应，温度过低时，转换效率急剧下降，而催化剂的活性最佳的工作温度是400℃到800℃左右。目前传统催化净化器一般装在离发动机出口约 1.2 m 处，在发动机开始工作的前200 s内，催化剂的床层温度都低于 250 ℃，而没有达到催化剂的起燃温度，故无法对冷起动期间排放的污染物起到净化作用，尤其是在北方寒冷地区。车辆启动阶段由于需要内燃机提供比正常行驶阶段大得多的燃烧功率以获得相应加速度，燃料的燃烧更不充分，所以其排放的污染物更多，毒性更大。

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可预加热的车辆尾气催化净化器。

本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：

一种可有效去除车辆启动阶段尾气污染的车辆尾气催化净化器，催化器载体设计为蜂窝结构，其孔隙表面为催化剂层，在催化剂层与载体之间加设电加热层，其采用碳纤维等优良电热材料；同时，作为载体的蜂窝结构载体为不良导电的绝缘材料。整个催化器的电加热层相连通，并通过统一的接口连接至车载电加热源，由中央处理器控制其通断，见原理示意图。其中具体的蜂窝骨架结构及与电加热层和催化剂层的耦合为一般的工业设计可以实现，通常从业工程技术人员不难理解和完成，方案比如根据目前的工业涂层技术，可以在现有催化器载体骨架基础上适当增加其蜂窝孔隙度，先在基础骨架上覆设电加热涂层，再在电热层上涂覆催化剂层；也可以在原催化器的尾部新加入这样一个有中间电加热夹层的网状催化器，可采用多层结合在一起。这样不同的方案设计形式都不影响本实用新型的保护范围。

在车辆的内燃机启动前，车辆驾驶者先将携带的遥控装置打开开关通电，当进入车辆遥控感应器的主动感应范围后，遥控感应器即通过相应中央处理器发送指令，使催化器电加热层通电加热催化剂层，通过埋设于催化剂层的温度传感器测量该加热过程中催化剂层的温度变化，当其温度超过催化剂活性温度一定值，如达300℃以上，催化剂具有足够的催化活性，再由中央处理器允许启动车辆内燃机，内燃机启动后同时切断外热源对电热层的加热。这样，在车辆的启动阶段就可以使燃烧烟气中的NOx、CO和碳氢化合物HC等污染物及时反应除去。而传统的车辆催化净化器如前所述，在车辆内燃机启动后的初始阶段由于催化剂尚未达到活性温度而使得烟气中的大量有毒污染物排放环境中。本实用新型的催化剂可采用传统的三元催化剂，采用不同催化剂，控制电加热层的中央处理器中切断加热的温度限值由所采用催化剂的活性温度范围而定。

其中中央处理器、遥控信号感应器、催化剂层温度传感器等元件的连接封装同样属于相关领域内工业设计的常用操作，对于相关工程技术人员不难实现，其不同的设计亦不影响本实用新型的保护范围。

本实用新型的有益效果在于：可先于车辆内燃机的启动，提前进行催化剂预热，使其达到足够的活性温度后再启动内燃机，以最大程度降低或消除车辆启动阶段排放的大量污染，有效解决了目前车载尾气催化净化器的相应缺陷，相应设计的催化器催化效果好，结构简单，催化效率高。

附图说明

图1是本实用新型一种可预加热的车辆尾气催化净化器的结构原理示意简图。

图2是本实用新型蜂窝催化器的基底材料、电加热层及催化剂层的“三明治”结构的设计示意图。

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，一种可预加热的车辆尾气催化净化器，包括中央处理器、包含电加热层的烟气蜂窝催化器、用于加热电热涂层的车载电源、测量催化剂层温度的温度传感器（为防止一个传感器故障，在不同位置设置两个或多个）、用于接收遥控信号的感应器等。在车辆驾驶人员携带匹配遥控装置（通电状态）进入前述感应器的感应范围，感应器即可通过中央处理器启动电源，使电加热层开始加热催化剂层。当催化剂层温度升至足够的催化活性（本实用新型称之临界催化温度）后，如300℃，中央处理器发出指令可启动内燃机燃烧，同时断掉电源对电热层的加热。其中内燃机的点燃受车辆控制台和催化器中央处理器的串联控制，只要而且只能催化剂层温度高于所设定临界催化温度内燃机可启动。

上述结构中，在准备启动车辆时，先由车载电源对催化器的电加热层通电，以加热外部的催化剂层，当催化剂温度升高至足够活性温度时，再由中央处理器允许启动内燃机燃烧，这样内燃机启动阶段产生的烟气因为催化剂已提前加热至活性状态，便可在经过所述蜂窝结构催化器时将前述有害气体及时进行催化处理转化为无害的CO2、H2O、N2等气体以消除或有效降低内燃机启动阶段尾气排放的污染。而目前的车辆尾气催化器因没有催化剂的预热，在数分钟的内燃机启动阶段所产生的大量上述有毒有害气体及烟黑颗粒不能被分解去除而排入大气，造成了不可忽略的污染。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入本实用新型要求保护的范围内。

Claims (2)

1.一种有效去除车辆启动阶段尾气污染的催化净化器，其特征在于：在催化剂层和其载体之间设置电加热层，其可在车辆内燃机工作前将催化剂层快速预热至其活化温度，使得催化剂能够分解掉内燃机启动阶段NO_x及碳氢化合物HC的污染物，电加热层的工作由一中央处理器控制，该处理器由车载电池供电；中央处理器控制车载电源对电加热层的通电和断电，在催化剂层埋设温度传感器，将温度参数传至中央处理器，在催化剂层温度达到其充分活性温度范围时，约达300℃以上，中央处理器发出指令允许启动内燃机，并切断外热源的加热。

2.根据权利要求1所述的一种有效去除车辆启动阶段尾气污染的催化净化器，其特征在于：电加热层采用碳纤维电热材料。