专利名称：发动机排放后处理装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及发动机尾气处理技术领域，更具体的涉及一种发动机排放后处理装置。
背景技术：
随着我国经济的不断发展，我国交通运输领域取得了卓越成绩。然而，随着各种机动车数量的飞速增长，机动车发动机排放的尾气对环境造成了较严重的污染。近年来，我国推出了一系列的有关尾气排放的法律法规，对机动车尾气排放量作出了严格规定。为了符合我国大气污染防治法的规定，各发动机生产厂家在发动机排放后处理技术领域作出了相应努力，下面内容将以一种混合动力(柴油-电)发动机为例进行详细介绍。发动机排放后处理装置，系指安装在发动机排气系统中，能通过各种理化作用来降低排气中污染物排放量的装置。现有技术中，混合动力发动机排放处理装置主要包括 DOC(氧化催化转化器，diesel oxidation catalyst)、SCR(选择性催化还原，Selective catalytic reduction)、DPF (排气微粒捕集器，diesel particulate filter)等装置。其中，DOC(氧化催化转化器)在温度达到其起燃温度时，可以有效的催化净化汽车尾气中的 HC(碳氢化合物)。SCR是利用尿素溶液对尾气中的NOx(氮氧化合物)的催化转化作用，以降低尾气中NOx (氮氧化合物)的含量。然而，现有技术中，随着工况以及电池SOC(荷电状态，state of charge)值的变化，混合动力汽车发动机与电动机工作切换频繁，发动机启停频率高。在这样的情况下，发动机本身温度下降幅度不大，油温水温基本正常。但是排气后处理装置温度下降幅度大，经常低于起燃温度，致使后处理装置的DOC、SCR等失去催化作用，造成严重污染。此外，发动机冷启动阶段，由于排气后处理装置温度达不到其DOC和SCR的催化温度，后处理装置不起作用，进而造成较严重的排放污染。因此，如何解决因发动机启停频率高而造成的尾气污染和发动机启动阶段造成的尾气污染问题，成为本领域技术人员所要解决的重要技术问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种发动机排放后处理装置，其能够有效解决因发动机启停频率高而造成的尾气污染问题及发动机启动阶段造成的尾气污染问题。本发明提供的技术方案如下所述本发明提供了一种发动机排放后处理装置，包括与发动机相连的尾气排放管路及与所述尾气排放管路相连接的尾气处理管路，还包括碳氢化合物捕集管路及入口与所述尾气排放管路的出口相连接的二位三通阀，所述碳氢化合物捕集管路设有碳氢化合物捕集器，所述二位三通阀具有第一出口和第二出口，所述第一出口与所述尾气处理管路相连接， 所述第二出口与所述碳氢化合物捕集管路的入口相连接，且所述碳氢化合物捕集管路的出口连接于所述尾气处理管路；沿尾气流方向，所述尾气处理管路与所述碳氢化合物捕集管路的出口相连接位置的后方管路上，设置有氧化催化转化器、排气微粒捕集器及附有氮氧化合物催化剂且具有耐高温抗氧化性能的活性碳纤维吸附装置。
优选地，沿尾气流方向，所述氧化催化转化器位于所述微粒捕集器的前方。优选地，所述氧化催化转化器前侧设有第一温度感应装置，所述二位三通阀具体为电磁二位三通阀，且所述发动机排放后处理装置还包括具有信号输入端和信号输出端的控制装置，所述第一温度感应装置与所述控制装置的信号输入端相连接，所述电磁二位三通阀与所述控制装置的信号输出端相连接。优选地，所述氧化催化转化器的后侧设有第二温度感应装置，且所述第二温度感应装置与所述控制装置的信号输入端相连接。优选地，所述控制装置包括用于控制所述电磁二位三通阀的动作时间的延时模块。优选地，所述延时模块的预设时间为60秒。本发明提供了一种发动机排放后处理装置，包括尾气排放管路和尾气处理管路， 其中尾气排放管路与发动机直接相连，发动机排出的尾气首先进入尾气排放管路之中，尾气处理管路连接于尾气排放管路。本发明提供的发动机排放后处理装置，还包括碳氢化合物捕集管路及入口与所述尾气排放管路的出口相连接的二位三通阀，所述碳氢化合物捕集管路设有碳氢化合物捕集器，所述二位三通阀具有第一出口和第二出口，所述第一出口与所述尾气处理管路相连接，所述第二出口与所述碳氢化合物捕集管路的入口相连接，且所述碳氢化合物捕集管路的出口连接于所述尾气处理管路；沿尾气流方向，所述尾气处理管路与所述碳氢化合物捕集管路的出口相连接位置的后方管路上，设置有氧化催化转化器、 排气微粒捕集器及附有氮氧化合物催化剂且具有耐高温抗氧化性能的活性碳纤维吸附装置。需要说明的是，发动机排放的尾气主要包括碳氢化合物和氮氧化合物，尾气由发动机排出之后进入尾气排放管路。发动机启动时或发动机启停频率较高时，发动机排放后处理装置的温度较低，此时，可通过控制二位三通阀，使其第一出口处于截止状态，而第二出口处于导通状态，故尾气需经过碳氢化合物捕集管路之后方可进入尾气处理管路。由于碳氢化合物捕集管路上设有碳氢化合物捕集器(HC捕集器)，本领域人员可以理解的是，HC 捕集器是利用沸石分子筛的吸、脱附特性，当HC捕集器温度不超过其脱附温度时，HC捕集器捕集HC (碳氢化合物)，而当温度超过其脱附温度时，HC捕集器释放HC。因此，如此设置， 当发动机刚刚启动时或发动机启停频率较高时，发动机排放的尾气进入碳氢化合物捕集管路，HC (碳氢化合物)被HC捕集，直至发动机排放后处理装置的温度升高，HC捕集器温度达到其脱附温度时，HC捕集器捕集的HC与其想脱离。需要说明的是，当排放后处理装置的温度达到HC捕集器的脱附温度时，该温度也能满足氧化催化转化器的起燃温度。HC随尾气流进入尾气处理管路并与其上设置的氧化催化转化器(DOC)发生反应，本领域人员可以理解的是，氧化催化转化器(DOC)可有效催化净化发动机尾气中的HC(碳氢化合物)。待排放后处理装置的温度达到氧化催化转化器的起燃温度后，可通过控制二位三通阀，使其第二出口处于截止状态，而第一出口处于导通状态，故尾气可直接进入尾气处理管路，进行HC 的催化反应。
此外，需要说明的是，发动机的尾气中的主要污染气体还包括氮氧化合物(NOX)。 本发明通过在尾气处理管路上设置有附有氮氧化合物催化剂且具有耐高温抗氧化性能的活性碳纤维吸附装置。需要指出的是，活性碳纤维(activated carbon fiber,ACF)经一定的程序炭化活化而成，其具有炭材料的基本属性，即耐热、耐酸碱、力学性能好、坚硬耐磨， 同时还有一定的导热、导电能力。由于活性炭纤维是纤维状形态，其有超过50 %的碳原子暴露于表面，构筑成独特的吸附结构，在其表面负载不同的氮氧化合物催化剂，如Cu，Pt等， 在一定温度下对污染物有催化转化的作用。如此设置，活性炭纤维吸附装置具有优良的吸附性能，可以在发动机排放后处理装置未达到起燃温度的情况下，快速吸附排气中的氮氧化合物，而其较大的表面积能够为催化反应提供大量的活性点，在发动机正常运行后，其排气温度升高，活性炭纤维吸附装置达到其起燃温度起催化作用，把之前储存的NOx催化为N2。需要指出的是，活性炭纤维的抗高温抗氧化能力差，不能直接用于处理发动机尾气。因此，要使活性炭纤维成功地应用于机动车尾气净化，必须针对其进行炭化活化处理， 使其更好地满足发动机排放后处理的使用要求。例如，可通过如下方法，使活性碳纤维改性将活性炭纤维在175°C下通臭氧6min，而后再浸入摩尔比12 1的H3P04+AL (OH) 3溶液中，通氮气并加热至800°C保温20min。如此，经改性处理后的活性碳纤维的抗氧化温度高达865°C，可完全满足使用要求。另外，本发明提供的发动机排放后处理装置，其尾气处理管路上还设有排气微粒捕集器(diesel particulate filter，DPF)。需要说明的是，尾气流中含有大量的微粒，若将这些微粒直接排至空气中，必然对空气造成较严重的污染。本发明通过在尾气处理管路上设置有排气微粒捕集器，尾气通过时微粒被排气微粒捕集器的滤芯吸附过滤，而当滤芯内积聚的微粒较多，微粒捕集器又用燃烧的方法将这些微粒除去。因此，本发明通过在尾气处理管路上设置有排气微粒捕集器，可有效解决发动机尾气中微粒造成的污染问题。综上所述，本发明提供的发动机排放后处理装置，其能够有效解决因发动机启停频率高而造成的尾气污染问题，以及发动机启动阶段造成的尾气污染问题。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明具体实施方式
中发动机排放后处理装置的结构示意图。
具体实施例方式本发明提供了一种发动机排放后处理装置，其能够有效解决因发动机启停频率高而造成的尾气污染问题，以及发动机启动阶段造成的尾气污染问题。下面将结合本发明实施例中的附图，对发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本具体实施方式
一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本具体实施方式
中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。请参考图1，图1为本具体实施方式
具体实施方式
中发动机排放后处理装置的结构示意图。本具体实施方式
提供了一种发动机排放后处理装置，包括尾气排放管路11和尾气处理管路12，其中尾气排放管路11与发动机13直接相连，发动机13排出的尾气首先进入尾气排放管路11之中，尾气处理管路12连接于尾气排放管路11。本具体实施方式
提供的发动机排放后处理装置，还包括碳氢化合物捕集管路14及入口与所述尾气排放管路11 的出口相连接的二位三通阀15，所述碳氢化合物捕集管路14设有碳氢化合物捕集器16，所述二位三通阀15具有第一出口和第二出口，所述第一出口与所述尾气处理管路12相连接， 所述第二出口与所述碳氢化合物捕集管路14的入口相连接，且所述碳氢化合物捕集管路 14的出口连接于所述尾气处理管路12 ；沿尾气流方向，所述尾气处理管路12与所述碳氢化合物捕集管路14的出口相连接位置的后方管路上，设置有氧化催化转化器17、排气微粒捕集器18及附有氮氧化合物催化剂且具有耐高温抗氧化性能的活性炭纤维吸附装置19。需要说明的是，发动机13排放的尾气主要包括碳氢化合物和氮氧化合物，尾气由发动机13排出之后进入尾气排放管路11。发动机13启动时或发动机13启停频率较高时， 发动机排放后处理装置的温度较低，此时，可通过控制二位三通阀15，使其第一出口处于截止状态，而第二出口处于导通状态，故尾气需经过碳氢化合物捕集管路14之后方可进入尾气处理管路12。由于碳氢化合物捕集管路14上设有碳氢化合物捕集器16 (HC捕集器)，本领域人员可以理解的是，HC捕集器是利用沸石分子筛的吸、脱附特性，当HC捕集器温度不超过其脱附温度时，HC捕集器捕集HC (碳氢化合物)，而当温度超过其脱附温度时，HC捕集器释放HC。因此，如此设置，当发动机13刚刚启动时或发动机13启停频率较高时，发动机 13排放的尾气进入碳氢化合物捕集管路14，HC (碳氢化合物)被HC捕集，直至发动机排放后处理装置的温度升高，HC捕集器温度达到其脱附温度时，HC捕集器捕集的HC与其想脱离。需要说明的是，当排放后处理装置的温度达到HC捕集器的脱附温度时，该温度也能满足氧化催化转化器17的起燃温度。HC随尾气流进入尾气处理管路12并与其上设置的氧化催化转化器17(D0C)发生反应，本领域人员可以理解的是，氧化催化转化器17(D0C)可有效催化净化发动机13尾气中的HC (碳氢化合物)。待排放后处理装置的温度达到氧化催化转化器17的起燃温度后，可通过控制二位三通阀15，使其第二出口处于截止状态，而第一出口处于导通状态，故尾气可直接进入尾气处理管路12，进行HC的催化反应。此外，需要说明的是，发动机13的尾气中的主要污染气体还包括氮氧化合物 (NOx)。本具体实施方式
通过在尾气处理管路12上设置有附有氮氧化合物催化剂且具有耐高温抗氧化性能的活性炭纤维吸附装置19。需要指出的是，活性碳纤维(activated carbon fiber, ACF)经一定的程序炭化活化而成，其具有炭材料的基本属性，即耐热、耐酸碱、力学性能好、坚硬耐磨，同时还有一定的导热、导电能力。由于活性炭纤维是纤维状形态，其有超过50%的碳原子暴露于表面，构筑成独特的吸附结构，在其表面负载不同的氮氧化合物催化剂，如Cu，Pt等，在一定温度下对污染物有催化转化的作用。如此设置，活性炭纤维吸附装置具有优良的吸附性能，可以在发动机排放后处理装置未达到起燃温度的情况下，快速吸附排气中的氮氧化合物，而其较大的表面积能够为催化反应提供大量的活性点，在发动机13正常运行后，其排气温度升高，活性炭纤维吸附装置达到其起燃温度起催化作用，把之前储存的NOx催化为N2。需要指出的是，活性炭纤维的抗高温抗氧化能力差，不能直接用于处理发动机13 尾气。因此，要使活性炭纤维成功地应用于机动车尾气净化，必须针对其进行炭化活化处理，使其更好地满足发动机13排放后处理的使用要求。例如，可通过如下方法，使活性碳纤维改性将活性炭纤维在175°C下通臭氧6min，而后再浸入摩尔比12 1的H3P04+AL (OH) 3 溶液中，通氮气并加热至800°C保温20min。如此，经改性处理后的活性碳纤维的抗氧化温度高达865°C，可完全满足使用要求。另外，本具体实施方式
提供的发动机排放后处理装置，其尾气处理管路12上还设有排气微粒捕集器18(dieSel particulate filter，DPF)。需要说明的是，尾气流中含有大量的微粒，若将这些微粒直接排至空气中，必然对空气造成较严重的污染。本具体实施方式
通过在尾气处理管路12上设置有排气微粒捕集器18，尾气通过时微粒被排气微粒捕集器18的滤芯吸附过滤，而当滤芯内积聚的微粒较多，微粒捕集器又用燃烧的方法将这些微粒除去。因此，本具体实施方式
通过在尾气处理管路12上设置有排气微粒捕集器18，可有效解决发动机13尾气中微粒造成的污染问题。综上所述，本具体实施方式
提供的发动机排放后处理装置，其能够有效解决因发动机13启停频率高而造成的尾气污染问题，以及发动机13启动阶段造成的尾气污染问题。本具体实施方式
的优选方案中，沿尾气流方向，尾气处理管路12上的氧化催化转化器17位于微粒捕集器的前方，即尾气流首先经过氧化催化转化器17，而后经过微粒捕集
ο如此设置，把氧化催化转化器17设置在微粒捕集器前面可以有效的增强微粒捕集器的再生能力。应当理解，微粒捕集器的再生需要很高的入口温度，发动机13的排温达不到微粒捕集器的再生温度。而氧化催化转化器17可以通过氧化碳氢，发生氧化反应，提高氧化催化转化器17的出口，即微粒捕集器入口的温度。此外，氧化催化转化器17可以除去微粒排放中的SOF (Soluble Organic Fractions，可溶性有机成分)，如此设置，可有效防止微粒捕集器被SOF堵塞。此外，本具体实施方式
所提供的发动机排放后处理装置，其氧化催化器前侧可设有第一温度感应装置20，上述二位三通阀15具体为电磁二位三通阀，且发动机排放后处理装置还包括具有信号输入端和信号输出端的控制装置(图中未示出)，第一温度感应装置 20与控制装置的信号输入端相连接，电磁二位三通阀与控制装置的信号输出端相连接。需要说明的是，第一温度感应装置20可将感应到的温度信号输送至控制装置，控制装置判断该温度信号是否达到控制装置的预设温度，例如，该如，控制装置的预设温度可为400度，当上述温度信号上升至400度时或下降至400度时，控制装置发出控制信号至电磁二位三通阀，使得电磁二位三通阀动作，进而，实现碳氢化合物捕集管路14或尾气排放管路11的自动截止或导通。为了可靠地保证氧化催化转化器17温度已到达其起燃温度，本具体实施方式
所提供的控制装置可具有延时模块，该延时模块可设有延迟时间，比如，延时模块预设时间为 60秒。如此设置，当氧化催化转化器17温度超过预设温度之后，需延迟60秒，控制模块再发出控制命令，控制电磁二位三通阀进行切换。如此设置，可有效保证氧化催化转化器17的温度已超过控制模块的预设温度。当然，为了提高温度感应器的感应温度的可靠性，本具体实施方式
所提供的发动机排放后处理装置，其氧化催化转化器17的后侧设有第二温度感应装置(图中未示出)，且第二温度感应装置与控制装置的信号输入端相连接。如此设置，当第一温度感应装置20和第二温度感应装置的感应温度均达到控制模块的预设温度之后，控制模块方可发出控制命令。显然，如此设置，有效规避了因第一温度感应装置20出现故障，而导致尾气流直接由尾气排放管路11直接流入尾气处理管路12， 造成较严重的空气污染的问题。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。 对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
权利要求
1.一种发动机排放后处理装置，包括与发动机相连的尾气排放管路及与所述尾气排放管路相连接的尾气处理管路，其特征在于，还包括碳氢化合物捕集管路及入口与所述尾气排放管路的出口相连接的二位三通阀，所述碳氢化合物捕集管路设有碳氢化合物捕集器， 所述二位三通阀具有第一出口和第二出口，所述第一出口与所述尾气处理管路相连接，所述第二出口与所述碳氢化合物捕集管路的入口相连接，且所述碳氢化合物捕集管路的出口连接于所述尾气处理管路；沿尾气流方向，所述尾气处理管路与所述碳氢化合物捕集管路的出口相连接位置的后方管路上，设置有氧化催化转化器、排气微粒捕集器及附有氮氧化合物催化剂且具有耐高温抗氧化性能的活性碳纤维吸附装置。
2.如权利要求1所述的发动机排放后处理装置，其特征在于，沿尾气流方向，所述氧化催化转化器位于所述微粒捕集器的前方。
3.如权利要求3所述的发动机排放后处理装置，其特征在于，所述氧化催化转化器前侧设有第一温度感应装置，所述二位三通阀具体为电磁二位三通阀，且所述发动机排放后处理装置还包括具有信号输入端和信号输出端的控制装置，所述第一温度感应装置与所述控制装置的信号输入端相连接，所述电磁二位三通阀与所述控制装置的信号输出端相连接。
4.如权利要求3所述的发动机排放后处理装置，其特征在于，所述氧化催化转化器的后侧设有第二温度感应装置，且所述第二温度感应装置与所述控制装置的信号输入端相连接。
5.如权利要求3-4任一项所述的发动机排放后处理装置，其特征在于，所述控制装置包括用于控制所述电磁二位三通阀的动作时间的延时模块。
6.如权利要求5所述的发动机排放后处理装置，其特征在于，所述延时模块的预设时间为60秒。
全文摘要
本发明公开了一种发动机排放后处理装置，包括与发动机相连的尾气排放管路及与尾气排放管路相连接的尾气处理管路，还包括碳氢化合物捕集管路及入口与尾气排放管路的出口相连接的二位三通阀，碳氢化合物捕集管路设有碳氢化合物捕集器，二位三通阀具有第一出口和第二出口，第一出口与尾气处理管路相连接，第二出口与碳氢化合物捕集管路的入口相连接，且碳氢化合物捕集管路的出口连接于尾气处理管路；尾气处理管路的后部管路上，设置有氧化催化转化器、排气微粒捕集器及活性碳纤维吸附装置。如此设置，本发明公开的发动机排放后处理装置能够有效解决因发动机启停频率高而造成的尾气污染问题，以及发动机启动阶段造成的尾气污染问题。
文档编号F01N9/00GK102322316SQ20111024903
公开日2012年1月18日 申请日期2011年8月26日 优先权日2011年8月26日
发明者何汉清, 刘信奎, 文武红, 潘凤文, 袁新枚, 韩尔樑 申请人:潍柴动力股份有限公司