有效去除车辆启动阶段尾气污染的催化器的制作方法

文档序号:15578948发布日期:2018-09-29 06:20

本发明涉及一种有效去除车辆启动阶段尾气污染的尾气处理技术领域,特别是涉及一种可预加热的车辆尾气催化净化器,适用于采用内燃机为动力的各种车辆和机械装置。



背景技术:

催化净化器是指将车辆尾气排出的NOx、CO和碳氢化合物HC等有害气体通过氧化和还原作用转变为无害的氮气、水和二氧化碳的催化装置。三元催化剂最低要在250 摄氏度的时候起反应,温度过低时,转换效率急剧下降,而催化剂的活性最佳的工作温度是400℃到800℃左右。目前传统催化净化器一般装在离发动机出口约 1.2 m 处,在发动机开始工作的前200 s内,催化剂的床层温度都低于 250 ℃,而没有达到催化剂的起燃温度,故无法对冷起动期间排放的污染物起到净化作用,尤其是在北方寒冷地区。车辆启动阶段由于需要内燃机提供比正常行驶阶段大得多的燃烧功率以获得相应加速度,燃料的燃烧更不充分,所以其排放的污染物更多,毒性更大。



技术实现要素:

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种有效去除车辆启动阶段尾气污染的催化器。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的。

一种可有效去除车辆启动阶段尾气污染的车辆尾气催化净化器,催化器载体设计为蜂窝结构,其孔隙表面为催化剂层,在催化剂层与载体之间加设电加热层,其采用碳纤维等优良电热材料;同时,作为载体的蜂窝结构载体为不良导电的绝缘材料。整个催化器的电加热层相连通,并通过统一的接口连接至车载电加热源,由中央处理器控制其通断,见原理示意图。其中具体的蜂窝骨架结构及与电加热层和催化剂层的耦合为一般的工业设计可以实现,通常从业工程技术人员不难理解和完成,方案比如根据目前的工业涂层技术,可以在现有催化器载体骨架基础上适当增加其蜂窝孔隙度,先在基础骨架上覆设电加热涂层,再在电热层上涂覆催化剂层;也可以在原催化器的尾部新加入这样一个有中间电加热夹层的网状催化器,可采用多层结合在一起。这样不同的方案设计形式都不影响本发明的保护范围。

在车辆的内燃机启动前,车辆驾驶者先将携带的遥控装置打开开关通电,当进入车辆遥控感应器的主动感应范围后,遥控感应器即通过相应中央处理器发送指令,使催化器电加热层通电加热催化剂层,通过埋设于催化剂层的温度传感器测量该加热过程中催化剂层的温度变化,当其温度超过催化剂活性温度一定值,如达300℃以上,催化剂具有足够的催化活性,再由中央处理器允许启动车辆内燃机,内燃机启动后同时切断外热源对电热层的加热。这样,在车辆的启动阶段就可以使燃烧烟气中的NOx、CO和碳氢化合物HC等污染物及时反应除去。而传统的车辆催化净化器如前所述,在车辆内燃机启动后的初始阶段由于催化剂尚未达到活性温度而使得烟气中的大量有毒污染物排放环境中。本发明的催化剂可采用传统的三元催化剂,采用不同催化剂,控制电加热层的中央处理器中切断加热的温度限值由所采用催化剂的活性温度范围而定。

其中中央处理器、遥控信号感应器、催化剂层温度传感器等元件的连接封装同样属于相关领域内工业设计的常用操作,对于相关工程技术人员不难实现,其不同的设计亦不影响本发明的保护范围。

本发明的有益效果在于:可先于车辆内燃机的启动,提前进行催化剂预热,使其达到足够的活性温度后再启动内燃机,以最大程度降低或消除车辆启动阶段排放的大量污染,有效解决了目前车载尾气催化净化器的相应缺陷,相应设计的催化器催化效果好,结构简单,催化效率高。

附图说明

图1是本发明一种可有效去除车辆启动阶段尾气污染的催化器的结构原理示意简图。

图2是本发明蜂窝催化器的基底材料、电加热层及催化剂层的“三明治”结构的设计示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示,一种有效去除车辆启动阶段尾气污染的催化器,包括中央处理器、包含电加热层的烟气蜂窝催化器、用于加热电热涂层的车载电源、测量催化剂层温度的温度传感器(为防止一个传感器故障,在不同位置设置两个或多个)、用于接收遥控信号的感应器等。在车辆驾驶人员携带匹配遥控装置(通电状态)进入前述前述感应器的感应范围,感应器即可通过中央处理器启动电源,使电加热层开始加热催化剂层。当催化剂层温度升至足够的催化活性(本发明称之临界催化温度)后,如300℃,中央处理器发出指令可启动内燃机燃烧,同时断掉电源对电热层的加热。其中内燃机的点燃受车辆控制台和催化器中央处理器的串联控制,只要而且只能催化剂层温度高于所设定临界催化温度内燃机可启动。

上述结构中,在准备启动车辆时,先由车载电源对催化器的电加热层通电,以加热外部的催化剂层,当催化剂温度升高至足够活性温度时,再由中央处理器允许启动内燃机燃烧,这样内燃机启动阶段产生的烟气因为催化剂已提前加热至活性状态,便可在经过所述蜂窝结构催化器时将前述有害气体及时进行催化处理转化为无害的CO2、H2O、N2等气体以消除或有效降低内燃机启动阶段尾气排放的污染。而目前的车辆尾气催化器因没有催化剂的预热,在数分钟的内燃机启动阶段所产生的大量上述有毒有害气体及烟黑颗粒不能被分解去除而排入大气,造成了不可忽略的污染。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入本发明要求保护的范围内。

再多了解一些
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