[发明专利]柴油机多孔金属过滤器及涡流再生装置

说明书

所属技术领域：

柴油机多孔金属过滤器及涡流再生装置在柴油机上应用，技术领域属于环境保护，产业 领域属于机电行业。

背景技术：

目前柴油机尾气控制技术的研究已经得到国内外专家的广泛关注，高压喷射、电控、高 增压中冷、多气门、EGR等技术的采用，使柴油机排放得到进一步改善。由于我国柴油机结 构、柴油燃料高硫的特点，使以上技术难以满足日趋严格的微粒排放法规，尤其是超细微粒 的净化更为困难。同时，由于中国柴油机制造技术落后，过量的润滑油消耗也大都形成碳烟 微粒排放。因此，采用微粒捕集器是降低柴油机碳烟微粒排放的重要选择。

微粒捕集技术是否实用，再生技术是关键。在国外柴油机排放微粒捕集技术中，催化再 生技术是公认最成功的一种，无论再生的效率、再生温度要求及再生的实用性都很好，我国 香港公交车也采用，德国、韩国等国则采用燃油添加剂催化连续再生技术。但以上技术并不 适合中国国情，催化再生技术要求柴油硫含量低于50ppm，超过限制将引起催化剂的硫中毒 使催化再生不能实现，而我国的柴油硫含量大约在2000ppm左右，我国柴油要达到硫含量低 于50ppm水平还需很长时间。因此，适合中国国情的柴油机微粒捕集技术及再生技术是非常 迫切的。

目前，国内在微粒捕集滤芯材料的选择上主要是陶瓷材料，又分体积过滤型和表面过滤 型滤芯。

体积过滤型微粒捕集滤芯是用泡沫陶瓷。泡沫陶瓷是将浸渍堇青石陶瓷浆体的聚胺酯泡 沫塑料半成品，经过高温煅烧，塑料气化逸出，得出的陶瓷骨架。它们具有大致圆形的孔道， 直径可在0.1～1.0mm范围内选择(取决于泡沫塑料原料的参数)，但大多在0.25～0.50mm之 间，沿着深度弯弯曲曲，少量孔道是不贯通的。泡沫陶瓷DPF的过滤效率不高，一般在50％ 左右。泡沫陶瓷滤芯一开始效率较低，随着微粒的沉积过滤效率逐渐提高。不过当积聚微粒 过多可能引起已吸附的微粒意外的剥离.结果使微粒排放突然增加，这是泡沫陶瓷滤芯的一 大缺点。

表面过滤型滤芯是蜂窝陶瓷，其初始过滤效率可达87％，终止效率约为92％，平均过滤效 率达到90％左右。

两种滤芯的共同缺陷是当压力过大时易碎。

国内外所采用的其它微粒捕集再生技术及其特点：

a、负荷再生

柴油机的排气温度是随其工况变化的。在高速大负荷时，排气温度可以达到500℃以上， 在此温度下，沉积在过滤器内的微粒(通常在550℃以上温度才能燃烧)可自行燃烧，从而达 到过滤体再生的目的。这种方法不用附加任何辅助系统，因此比较简单。然而柴油机排气温 度只有在接近最高转速、最大负荷的工况时，在靠近气缸盖上排气口的位置，才能达到使过 滤体内沉积的碳粒自燃的温度。而汽车柴油机实际使用中很少在这样的工况下工作，尤其是 市内运行的汽车，基本是低速运行，柴油机的平均排气温度更低。因此大负荷再生技术对某 些应用场合，尤其是车用是不合适的。

b、催化再生

催化再生技术主要有两种：一种是将催化剂提前浸渍再过滤体上，以降低过滤体上微粒 的活化能，但由于固体微粒与催化剂的接触反应极不均匀，因此很难进行完全再生。另外， 由于柴油机排气中的微粒含量很大，随着时间的进行，催化剂的作用会逐渐减弱或完全消失， 即催化剂中毒，从而影响到过滤体的有效再生和对其他有害气体的催化净化效果；另一种再 生技术是采用燃油添加剂，即在燃油中加入金属有机物，燃烧后生成的金属氧化物对微粒起 催化作用，使微粒着火温度降低，从而在较低的排气温度下，不需外部能源，过滤体能自行 再生。但是，燃料添加剂的燃烧产物金属氧化物随排气流经过滤器时，有一部分会沉积下来， 积累在过滤体上的添加剂金属燃烧产物会堵塞过滤体空隙，缩短过滤器使用寿命。排入大气 中的金属飘尘又会引起二次污染。催化剂的抗中毒性、热稳定性以及二次污染等问题目前还 没有真正得到很好地解决。由于我国柴油中的硫含量在2000ppm以上，远高于金属催化剂所 要求的硫含量(低于50ppm)标准，因此催化技术在我国的应用还需要一段时间。

c、喷油或喷燃气助燃再生