[发明专利]一种具有碳氢捕集功能的柴油机氧化催化转化器

说明书

技术领域

本发明属于柴油机尾气后处理技术领域，尤其涉及一种能够减少柴油机冷启动阶段碳氢化合物排放的氧化催化转化装置。

背景技术

柴油机有着良好的经济性和高的热效率，近年来得到快速的发展，在欧洲有三分之一以上的新车都是柴油车。柴油机的快速发展为减少能源消耗起到了重要作用，但是柴油机排放也给空气质量带来不利影响，特别是在柴油机的冷启动阶段，由于启动转速较低、漏气和热损失加重，导致柴油机冷启动时的压缩温度、压缩压力比正常运行状态下要低很多，喷入燃烧室的燃油不大可能立即正常自燃，在燃油自燃之前，喷入缸内的燃油就会以未燃碳氢的形式排出气缸，使得柴油机冷启动阶段的碳氢化合物排放非常严重，冷启动时排放的高浓度的碳氢化合物表现为白烟，是经常要冷启动的车用柴油机令人讨厌的环境问题之一。

在现有的柴油机后处理技术中，柴油机氧化催化转化器可以通过消耗微粒中的可溶有机成分SOF来降低微粒排放，同时也降低碳氢化合物和一氧化碳的排放，将这部分废气转换为二氧化碳和水，但是当排气温度低于150℃时，氧化催化转化器上的催化剂基本上不起作用，使得柴油机氧化催化转化器在柴油机的冷启动阶段无法发挥正常的作用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对传统柴油机氧化催化转化器的不足，提出一种能够减少冷启动及暖机过程中碳氢化合物排放的柴油机氧化催化转化器。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：将碳氢捕集器与两个氧化催化转化器封装在一个罐体内，通过对端盖的设计，使得尾气依次通过上游氧化催化转化器、碳氢捕集器和下游氧化催化转化器。冷启动及暖机时，碳氢捕集器将排放的碳氢化合物捕集，随着排气温度的升高，上游氧化催化转化器首先被加热起燃，并对后续的尾气进行正常的处理，处于下游的氧化催化转化器随后起燃，这时碳氢捕集器将捕集的碳氢化合物释放，并在下游的氧化催化转化器中被氧化。

本发明中碳氢捕集技术原理是：沸石分子筛具有均匀的微孔，孔径与一般分子大小相当，能够根据其有效孔径来筛分各种流体分子。通过分子引力作用在固体表面产生表面力，当流体流过时，流体中的一部分分子由于不规则运动碰撞到吸附剂表面，产生分子的浓聚，使流体中的这种分子数目减少，达到分离、清除的目的，当温度上升到一定程度时，浓聚的分子又会被释放出来。利用分子筛的这种特性，可以实现在低温下将碳氢化合物吸附，在催化剂起燃后再将所吸附的碳氢化合物释放的目的。

本发明的积极效果是，利用沸石分子筛的吸附、脱附特性，并通过与氧化催化转化器的合理匹配来减少冷启动期间的碳氢化合物排放，有着不需要额外的能耗、结构简单、成本低的优点，具有大幅降低碳氢化合物排放的潜力。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图中：1.端盖、2.连接螺栓、3.螺母、4.螺母垫片、5.罐体、6.端盖垫片。

图2为罐体、氧化催化转化器、碳氢捕集器、垫层封装后的侧视图；

图中：7.上游氧化催化转化器、8.下游氧化催化转化器、9.垫层、10.碳氢捕集器。

图3为载体涂层结构示意图；

图中：11.载体、13.碳氢吸附涂层、12.水蒸气吸附涂层。

图4为流动过程示意图；

图5为端盖内部结构图；

图6为罐体内部结构图；

图7为端盖垫片图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明做进一步说明。

如图1、5、6、7所示：连接螺栓组(2、3、4)将端盖1与罐体5连接，为了保证密封，端盖1与罐体5之间设置了垫片6，便于拆装。

如图2、4、6所示：罐体5的内部空间被分割为了呈120°的三部分，上游氧化催化转化器7、下游氧化催化转化器8、碳氢捕集器10被封装在罐体5中，三者的载体都为120°的扇形柱体，与罐体5的内部空间相配合，并与罐体之间各自设置垫层9，结构紧凑、便于替换，同时方便了下游氧化催化转化器8的快速起燃。通过端盖1的设计，使得气体依次流过：上游氧化催化转化器7、碳氢捕集器10以及下游氧化催化转化器8。冷启动及暖机时，碳氢捕集器10将排放的碳氢化合物捕集，随着排气温度的升高，上游氧化催化转化器7首先被加热起燃对后续的尾气进行正常的处理，处于下游的氧化催化转化器8，由于受到气流的加热以及罐体隔板的加热作用能够尽快的起燃，这时碳氢捕集器10将捕集的碳氢化合物释放，并在下游的氧化催化转化器8中被氧化。

如图3所示：双层吸附涂层被涂覆在碳氢捕集器10的蜂窝陶瓷载体11上，上部涂层为水蒸气吸附涂层12，由于冷启动时会有水蒸气产生，水蒸气的存在会影响碳氢化合物的去除效率，为此选用了水蒸气吸附涂层12首先去除尾气中的水蒸气成分；底部涂层为碳氢吸附涂层11，具有大的碳氢吸附容量和较高的脱附温度(300～400℃左右)，同时具有良好的水热稳定性和高的疏水性，保证长时间可靠的工作。