一种基于CDPF的汽车空调PM2.5过滤系统的制作方法

本发明涉及汽车空调空气净化领域，尤其是涉及一种基于CDPF的汽车空调PM2.5过滤系统。

背景技术：

CDPF，即催化型柴油颗粒捕集器(Catalyzed Diesel Particulate Filter)，是柴油机尾气后处理的重要装置之一。它的工作原理是：尾气从一个通道进去，这个通道是堵死的，只能通过通道的壁面从两边的通道出去，而两边的通道是进口堵死、出口通透的。要通过壁面，只有气体和直径小的颗粒物能通过，大的颗粒物被阻隔在壁面上，从而达到减少颗粒物排放的目的。CDPF需要加热，因为附着在壁面的颗粒物需要定期去除，这称之为“再生”。再生就是把附着在壁面上的颗粒物给烧掉，分为主动再生和被动再生。加热、喷油属于主动再生，CDPF属于被动再生。C是催化剂，涂在CDPF的壁面上就可以降低颗粒物的起燃温度，使之能在正常的排气温度下燃烧。目前CDPF在柴油机尾气净化处理的可拓展性在于催化剂的高效性，但整体技术已经较为成熟。

目前汽车空调的空气净化装置主要用于除尘和除臭，在污染日益严重的今天，PM2.5对人体产生着不可忽视的影响，汽车空调具有去除PM2.5的功能日渐重要。然而现有的具有去除PM2.5功能的汽车空调大多还是通过物理吸附进行实现，几乎没有将CDPF技术与汽车空调结合的情况。

技术实现要素：

本发明的目的是针对上述问题提供一种基于CDPF的汽车空调PM2.5过滤系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于CDPF的汽车空调PM2.5过滤系统，与汽车空调的进气口连接，其特征在于，所述系统包括：

进气预热模块，用于加热进入汽车空调PM2.5过滤系统的空气；

CDPF催化过滤模块，与进气预热模块连接，用于利用CDPF催化剂载体上的催化剂将加热后的空气中的PM2.5进行化学降解，并收集降解后的废气；

气体降温管路，与CDPF催化过滤模块连接，用于将降解后的空气进行降温；

HEPA网，与气体降温管路连接，用于物理吸附气体中的PM2.5；

车内监测控制模块，与进气预热模块连接，用于监测车内PM2.5的浓度是否超过净化标准值，并在车内PM2.5浓度超过净化标准值时控制进气预热模块进行工作。

所述车内监测控制模块包括：

PM2.5传感器，用于监测车内PM2.5的浓度；

电磁继电器，用于控制进气预热模块的工作状态；

采集控制器，用于采集PM2.5传感器的感应信号，并在感应信号表示车内PM2.5的浓度超过净化标准值时，控制电磁继电器开启进气预热模块；

第一供电电源，用于为电磁继电器和采集控制器供电。

所述进气预热模块包括：

进气预热器，用于对进入汽车空调PM2.5过滤系统的空气进行预热；

第二供电电源，在车内PM2.5的浓度超过净化标准值时响应，用于为进气预热器供电。

所述CDPF催化过滤模块包括：

CDPF催化剂载体，用于搭载CDPF所用的催化剂，降低PM2.5的起燃温度，将预热后的空气中的PM2.5进行化学降解；

废气收集器，用于收集降解后的废气。

所述CDPF催化过滤模块还包括废气传感器和报警器，所述废气传感器用于监测废气收集器中废气的含量，所述报警器在废气传感器监测到废气收集器内的废气含量超过废气阈值时响应，用于提醒用户需要进行废气处理。

所述催化剂位于CDPF催化剂载体的壁面上。

所述加热后的空气温度不低于催化剂的工作温度。

所述气体降温管路包括螺旋降温管道或装有水的U型管。

所述降温气体的温度不高于60℃。

所述净化标准值为35μg/m³。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)采用CDPF技术用于汽车空调的进气过滤，CDPF技术目前已经较为成熟，将其与汽车空调进气过滤进行结合，不仅易于实现，而且简单高效，过滤效率高且进气阻力小。

(2)由于本系统将CDPF技术与汽车空调进气过滤进行结合，因此无需破坏原有的汽车空调结构，只需将本系统安装在汽车空调的进气口之前即可实现，便于进行推广，实用性能强。

(3)设有车内监测控制模块，只有在PM2.5的浓度超标时才进行完整过滤，智能化程度高，且节省能源，避免了资源的浪费。

(4)设有废气收集器，将化学降解后的废气进行收集，避免了废气进入空气中污染大气或废气进入到汽车内部污染汽车环境。

(5)设有废气传感器和报警器，在废气含量超标时提醒车主进行废气处理，波，避免了废气收集器失效而导致的空气污染的情况。

(6)设有气体降温管路，保证了进入汽车空调蒸发器之前的空气温度不高于60℃，防止汽车空调的蒸发器负载过大，增加了汽车空调的寿命，同时满足了节能环保的需求。

(7)利用HEPA网二次吸附经化学降解后的空气，增强了过滤的效果，同时在车内PM2.5浓度未超标时，也可对PM2.5进行物理吸附，进一步确保了车内空气的洁净。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的工作流程图；

图3为车内监测控制模块的结构示意图；

图4为基于CDPF的汽车空调PM2.5过滤系统的安装位置示意图；

其中，1为车内监测控制模块，2为进气预热模块，3为CDPF催化过滤模块，4为气体降温管路，5为HEPA网，11为第一供电电源，12为采集控制器，13为电磁继电器，14为PM2.5传感器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，为基于CDPF的汽车空调PM2.5过滤系统，该系统与汽车空调的进气口连接，安装位置如图4所示，该系统包括：车内监测控制模块1，用于监测车内PM2.5的浓度是否超过净化标准值，并在车内PM2.5浓度超过净化标准值时控制汽车空调PM2.5过滤系统进行过滤；进气预热模块2，在车内PM2.5的浓度超过净化标准值时响应，用于加热进入汽车空调PM2.5过滤系统的空气；CDPF催化过滤模块3，用于利用CDPF催化剂载体上的催化剂降低空气中PM2.5的起燃温度，从而将加热后的空气中的PM2.5进行化学降解，并收集降解后的废气；气体降温管路4，用于将降解后的空气进行降温；HEPA网5，用于物理吸附降温气体中少量的PM2.5。

其中，如图3所示，车内监测控制模块1包括：PM2.5传感器14，用于监测车内PM2.5的浓度；电磁继电器13，用于控制进气预热模块2的工作状态；采集控制器12，用于采集PM2.5传感器14的感应信号，并在感应信号表示车内PM2.5的浓度超过净化标准值时，控制电磁继电器13停止进气预热模块2的工作；第一供电电源11，用于为电磁继电器13和采集控制器12供电。进气预热模块2包括：进气预热器，用于对进入汽车空调PM2.5过滤系统的空气进行预热；第二供电电源，在车内PM2.5的浓度超过净化标准值时响应，用于为进气预热器供电。CDPF催化过滤模块3包括：CDPF催化剂载体，用于搭载CDPF催化剂，降低PM2.5的起燃温度，将预热后的空气中的PM2.5进行化学降解；废气收集器，用于收集降解后的废气。废气传感器，用于监测废气收集器中废气的含量；报警器，在废气传感器监测到废气收集器内的废气含量超过废气阈值时响应，用于提醒用户需要进行废气处理。

如图2所示，本系统的工作流程包括下列步骤：

s1)车内监测控制模块1监测PM2.5浓度，当PM2.5浓度在一级日平均浓度标准值35μg/m³以上时，控制第二供电电源供电，否则控制第二供电电源停止供电。

s2)第二供电电源给进气预热器充电，直至进入的空气被加热到不低于催化剂的工作温度；

s3)高温气体进入CDPF催化剂载体，其中的PM2.5被化学降解，进入废气收集装置，其余气体进入气体降温管路4；

s4)当废气收集装置中的传感器发出警告，即废气过多，则需要更换废气收集装置；

s5)高温空气经气体降温管路4降至不高于60℃；

s6)低温气体经过HEPA网5进入汽车空调蒸发器、暖风机。

本实施例中，具体的工作过程为：当车内监测控制模块1(PM2.5浓度传感器)监测到PM2.5浓度在一级日平均浓度标准值35μg/m³以下时，则空气直接经过HEPA网5进入汽车空调；当车内监测控制模块1(PM2.5浓度传感器)监测到PM2.5浓度在一级日平均浓度标准值35μg/m³以上时，电源为进气预热器供电，将进入汽车空调的空气首先进行加热，直至加热到之后的CDPF催化剂载体中催化剂的温度平衡点(颗粒生成与颗粒清除量相同时的温度，约265℃)，随后被加热的空气通过CDPF催化剂载体其中PM2.5被化学降解，其他的较为洁净的空气通过气体降温管路4使空气温度降低，接下来通过HEPA网5时少量的PM2.5可被物理吸附，随后空气进入汽车空调经除尘、除臭进入汽车内。同时车内安装有监测控制系统，可控制化学降解的过程。

基于CDPF的汽车空调PM2.5过滤系统布置要求为，在汽车空调进气口，即汽车空调蒸发器和鼓风机之前(如图2基于CDPF的汽车空调PM2.5过滤系统安装位置图所示)，另外必须保证进入蒸发器中的空气温度经气体降温管路4必须不高于60℃，防止蒸发器负载过大。进气预热器，本实施例中要求将进入汽车空调的空气加热到至少200℃以上，这样才能达到相应催化剂的温度平衡点，以实现PM2.5的化学降解。因此需要采用之前柴油机进气预加热器并加以改造，保证该装置的加热温度要求。CDPF催化剂载体，在通过建模和实际风阻测试，必须具有较小的风阻、较大的空气通透性，同时选用温度平衡点较低、老化曲线较为平缓的催化剂，可减小进气预热器的负担。

车内PM2.5浓度监测控制模块，是建立在以下现实基础上：GB3095-2012《环境空气质量标准》中细颗粒物(PM2.5)的一级日平均浓度标准值35μg/m³作为净化目标值，因而当车内空气质量达到净化目标值时，即可关闭CDPF载体过滤装置的功能，直接由HEPA网5进行过滤。本系统的功能在于，实现对进入汽车空调的空气中PM2.5的净化功能，克服了传统汽车空调仅限于除尘、除臭的功能。另外，对于PM2.5的处理采取化学降解和物理吸附相结合的方法，更加有效的减少PM2.5进入汽车空调的含量，从源头上遏制了外界污染空气对汽车内空气产生的影响。

车内监测控制模块1的部分核心代码如下：

借助柴油机尾气排放净化的成熟技术，通过基于CDPF的汽车空调PM2.5过滤系统，可有效减少进入汽车内部的PM2.5含量，使驾驶员和乘客得到良好的驾驶环境。本系统将PM2.5的化学降解和物理吸附集于一体，有较高的过滤能力，并且车内监测控制系统降低了对能源的利用，对于汽车空调的空气净化具有较为重要的补充作用，也具有一定的理论和现实意义。