[发明专利]一种堇青石汽油机微粒捕集器及其制备方法

说明书

本发明本发明公开了一种堇青石汽油机微粒捕集器及其制备方法，主要用于汽油机尾气后处理，其主要原材料包括滑石、高岭土、氧化铝、二氧化硅、堇青石粉等，同时添加造孔剂、粘接剂、挤压助剂、分散剂等辅料。所述微粒捕集器CTE≤0.5*10^‑6(RT‑800℃)、抗热冲击温度700℃以上、孔隙率≥60％、中值孔径10‑25μm可调；本发明通过优化原材料颗粒级配、加入合适造孔剂、调整烧结工艺制备出了具备低热膨胀系数、高抗热冲击性、孔径分布可调的壁流式微粒捕集器；该微粒捕集器具备较低的背压和高的PM、PN捕集效率。

技术领域

本发明涉及堇青石蜂窝陶瓷材料领域，具体涉及一种堇青石汽油机微粒捕集器及其制备方法。

背景技术

发动机的污染主要来自4个组成部分—微粒排放物质(PM)、碳氢化合物(HC)、氮氧化物(NOx)和一氧化碳(CO)。其中微粒排放物质(烟灰)大部分是由碳或碳化物的微小颗粒(尺寸小于4-20μm)所组成的。

缸内直喷汽油机(GDI)因其较好的动力性、燃油经济性、驾驶性及排放等优点，在乘用车上得到愈来愈广泛的使用。根据保守估计，到2017年欧洲40％-60％的汽油机将是直喷汽油机。GDI汽油机的燃油直接喷入气缸，由此引起的油气混合不均匀和燃油湿壁使颗粒物排放质量和数量显著增加。国内外大量实验研究表明，GDI汽油机颗粒物排放数量明显多于传统气道喷射汽油机和配置DPF的柴油机。目前国内对颗粒物的排放研究主要围绕柴油机展开，有关GDI汽油机颗粒物及其控制处理的相关研究仍然较少。国外由于汽油机直喷技术使用较早且排放法规更加严格，对GDI汽油机颗粒物及其控制进行了较多的研究。通过优化燃烧系统，提高喷射压力，调整点火及喷油正时等措施均可在一定程度上减少颗粒物排放。但是越来越严苛的法规要求直喷汽油机在更宽范围的工况点都保持稳定而且较低的PM排放。因此，尽管GDI发动机技术仍在不断发展，单纯靠机内净化难以满足排放法规的升级。汽油机颗粒捕集器(GPF)被认为是应对GDI汽油机颗粒物排放限值最有效、最可靠的潜在技术。

随着汽车消费的普及率越来越高,我国的汽车保有量急剧增长，据不完全统计，截止2018年底我国汽车保有量超过2.4亿辆车。汽车在方便人们出行的同时也带来尾气排放污染大气环境的问题。针对汽车尾气排放对环境污染影响的问题，世界各地均先后出台了不同阶段的汽车污染物排放限值标准。我国也适时出台了《轻型汽车污染物排放限值及测量方法》(中国第六阶段)，简称国六(CN6)。国六按实行先后时间顺序分为国六a(CN6a)和国六b(CN6b)。为了满足CN6的排放限值要求，各主机厂绞尽脑汁，想出多种技术路线来降低轻型汽油车的排放限值。其中引入汽油机颗粒物捕捉器(GPF)后处理技术来降低PN、PM排放来满足CN6b的技术路线是当下各主机厂的主流做法。本专利公布了一种可以满足CN6b的GPF及其制备方法。

由于汽油车对排气背压更加敏感、排气温度更高，堇青石GPF需要较高的孔隙率、更高的抗热冲击性，因此如何保持高孔隙率的同时还要保证GPF具备较低的热膨胀系数，除此之外为满足国六PN(Particulatenumber)捕集效率的要求，还需要GPF具备合适孔径分布及孔径大小；

因此，本发明通过调整原材料种类、级配，优化烧结工艺，实现堇青石壁流式微粒捕集器壁面微孔可调，热膨胀系数＜0.5*10^-6(RT-800℃),抗热冲击性达到700℃以上。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种微粒捕集器材料及利用其制备微粒捕集器的方法，通过引入堇青石粉颗粒及大粒径硅微粉、球形硅微粉可实现对微粒捕集器孔径大小及分布可调，能够制备出具有蜂窝状结构、低热膨胀系数、较好机械强度、较高的孔隙率以及合适的孔径分布的堇青石烧结体。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种堇青石汽油机微粒捕集器，所述微粒捕集器的制备原料包括主料和辅料；