专利名称：发动机废气蓄热燃烧及废气循环燃烧催化器的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是发动机废气蓄热燃烧及废气循环燃烧催化器，属于发动机废气蓄热燃烧、废气循环燃烧催化器制造技术领域。
背景技术：
发动机在冷起动的瞬间，以及在加速的时候，或负荷大的情况下工作，柴油车发动机常常排放浓厚的黑烟(PM微型颗粒)、气体发动机排放HC、CH4等废气，这属于由于发动机燃烧不干净所致，此时催化器由于达不到催化温度及缺氧状态下得不到及时催化氧化。这一现象尤其在柴油发动机上，表现得更加典型，如用技术解决，目前这也是世界性的技术难题，因为在这一技术领域内至今也未研究出很好的方法。通常克服黑烟(PM微型颗粒)的方法都是集中在对催化剂的研究，希望研究出起燃温度低的催化剂，常用的技术手段就是加大活性材料及贵金属的涂敷量来达到起燃温度低的效果，用陶瓷黑烟微粒过滤器(DPF)拦截黑烟但无法解决再生，堵塞导致发动机动力下降，还是无法完全解决发动机冷启动黑烟、HC、CH4问题，以至于我国发动机的尾气排放都无法达到欧洲的排放标准，欧洲排放标准要求发动机启动第一时间抽取废气检测达标，而我国的排放标准是等待发动机温度达到催化剂的温度要求时检测废气是否达标，这就是一种差距。随着全球温室气体治理、应对气候变化给人类带来的高度重视，对发动机尾气排放的要求越来越严格，我国对汽车排放的法规已经实行了国四排放要求，部分大城市已实行了国五排放标准，我国于2011年还颁布实行了 PM2.5的控制，在这种大背景下没有克服发动机尾气排放黑烟的催化器，更高标准的实施将会成为一句空话。公开(公告)号:CN102828806A，名称是发动机黑烟处理催化器的专利申请，是本申请人申请的发明专利，虽然黑烟里的微粒在催化体中被燃烧，但只能处理60— 85%，还是不够理想，不能达到100%的处理效果，以及由于微波发热需要24V电源逆变为220V电源才能使微波产 生热量，才能达到处理黑烟的效果，由于装配车辆很难杜绝漏电导致安全事故，同时由于微波过量的耗电导致增加燃料成本。因此，寻求一种在瞬间能在外来热源的帮助下通过初级载体蓄热迅速升温至500-700°C的与排放出来黑烟、HC、CH4废气进行一次燃烧、二次循环燃烧净化、同时对CO、NOx催化转化，从而达到废气零排放的目的，就是本发明的意义所在。
发明内容
本发明的目的，就是提供一种发动机废气蓄热燃烧及废气循环燃烧催化器，克服现有发动机废气净化催化器不能消除黑烟及完全依赖催化剂处理发动机废气的缺点，为催化净化达到零排放目标，本发明对发动机运行过程中排放的黑烟(PM)及N0x、C0、HC、CH4通过废气进行一次蓄热燃烧、二次循环燃烧净化持续燃烧催化转化后得以完全消除。上述发明目的，由下述技术方案实现:发动机废气蓄热燃烧及废气循环燃烧催化器，包括催化器壳体，催化器壳体分为外层与内层，内外层之间包裹着起到热防护保温作用的隔热衬垫，催化器壳体的前端盖上连接有进气口，安装有氧气阀，催化器壳体的后端盖上连接有废气循环出气口，废气循环出气口连接着废气循环排气管；在催化器的内腔由前到后依次安装有初级金属丝网蓄热载体及次级催化剂载体，与初级金属丝网蓄热载体相对应的催化器壳体上安装有加热点火燃料喷头，通过加热点火燃料喷头连接着能使初级金属丝网蓄热载体迅速加热的自动化控制燃烧系统加热装置，自动化控制燃烧系统加热装置的另一端连接着补氧风机，废气循环排气管的排气口伸入补氧风机的喇叭状进气口中而与喇叭状进气口的周壁保持50-200mm的距离。所述初级金属丝网蓄热载体指的是由丝径0.5 — 2mm的不锈钢丝、铁铬铝丝或钨丝不规则地集合在一起而形成的孔隙率是20-60ppi的多层网状载体，所述多层网状载体由前后两块不锈钢孔板夹持固定金属丝网而形成。所述自动化控制燃烧系统加热装置已有商品销售。所述加热点火燃料喷头指的是加热点火燃料雾化喷头，或不需雾化的加热点火燃料喷头，已有商品销售。采取上述措施的本发明，在催化器上安装有能使初级金属丝网蓄热载体迅速吸收热能态升温至500-70(TC和使催化剂载体迅速升温的自动化控制燃烧系统加热装置及提供氧气助燃的补氧器，自动化控制燃烧系统加热装置的电源开关与发动机点火电源开关连接在一起，这样在发动机启动瞬间及运行的过程中，自动化控制燃烧系统加热装置里面的高压油泵向加热点火燃料喷头加压，通过电磁阀点火稀薄燃烧，使初级金属丝网蓄热载体迅速受热升温至500-700°C，此时通过初级金属丝网蓄热载体的黑烟与HC及CH4在燃烧高温区彻底氧化燃烧，通过前段自动化控制燃烧系统的点火燃烧产生的热能在通过次级催化剂载体时的温度达到250-550°C，发动机排出的CO、NOx催化还原为空气中的氮气。废气通过连接在自动化控制燃烧系统·加热装置上的补氧风机的喇叭状进气口处进入加热装置，从而将废气及黑烟持续循环燃烧及催化转化达到零排放，解决了发动机冷启动时由于温度低催化剂不能低温转化及黑烟难以消除的难题，通过本发明处理的发动机所排出的尾气完全看不到黑烟也不存在任何废气，处理量达到99-100%以上。为进一步说明本发明，下面结合附图与实施方式对本发明进一步详述。
图1是本发明结构示意 图2是图1的A-A剖示 图3是图1中C的局部放大图。
具体实施例方式如上述附图所示，本发明包括下述零部件:催化器壳体1，隔热衬垫1-1，前端盖1-2，后端盖1-3，初级金属丝网蓄热载体2，次级催化剂载体3，不锈钢孔板4，进气口 5，废气循环出气口 6，电源7，温控仪8，温度探头9，自动化控制燃烧系统加热装置10，燃料接口11，加热点火燃料喷头12，补氧器13，氧气阀14，废气循环排气管15，补氧风机16，喇叭状进气口 17。实施例1
本实施例指的是使用输出电压12 - 48伏的蓄电池无需逆变，也可使用逆变器逆变为220 - 480伏作为电源的发动机废气蓄热燃烧及废气循环燃烧催化器，如图1、图2所示，催化器壳体I的前端连接着前端盖1-2、后端连接着后端盖1-3，前端盖1-2上连接有进气口5，后端盖1-3上连接有废气循环出气口 6，催化器壳体I的内、外层之间包裹着起到热防护保温作用的隔热衬垫1-1。在催化器壳体I的内腔，以进气口 5的一端为前端，则从前端到后端依次安装有夹持固定在两块不锈钢孔板4之间的初级金属丝网蓄热载体2及次级催化剂载体3，金属丝网蓄热载体2是由丝径0.5 — 2mm的金属丝不规则地集合在一起而形成的孔隙率是20-60ppi的多层网状载体，初级金属丝网蓄热载体2的数量是1-2个；次级催化剂载体3，其数量是2-4个。与初级金属丝网蓄热载体2对应的催化器壳体I上，安装有加热点火燃料喷头12，加热点火燃料喷头12能够通过催化器壳体I向初级金属丝网蓄热载体2喷出燃烧的燃料，所述燃料指的是燃油或燃气，当使用燃油时，加热点火燃料喷头12是雾化喷头，当使用燃气时，加热点火燃料喷头12是不需雾化的喷头，本实施例使用的是燃油，此时使初级金属丝网蓄热载体2在瞬间受热升温至500-700°C，加热点火燃料喷头12之所以能够喷出燃烧的雾化燃油，是因为加热点火燃料喷头12连接有自动化控制燃烧系统加热装置10，该装置上设置有燃料接口 11，燃料从燃料接口 11中注入自动化控制燃烧系统加热装置10，自动化控制燃烧系统加热装置10的开关与发动机点火开关连接在一起，这样在发动机启动瞬间及运行的过程中，自动化控制燃烧系统加热装置10里面的高压油泵向加热点火燃料喷头12加压，通过电磁阀点火燃烧，使初级金属丝网蓄热载体2瞬间受热升温至500-700°C，由进气口 5进入初级金属丝网蓄热载体2与次级催化剂载体3内的黑烟在这里彻底氧化燃烧并催化净化，初级金属丝网蓄热载体2的工作温度是500-700°C，次级催化剂载体3的工作温度是500-650°C，这一温度由安装在催化器壳体I上的热电偶9及与热电偶9连接的温控仪8共同监测，自动化控制燃烧系统加热装置10通过安装调试，使初级金属丝网蓄热载体2与次级催化剂载体3的温度始终保持在此工作温度状态下。为了使黑烟燃烧更彻底，提升催化剂的转化效率，补氧器13通过安装在前端盖1-2上的氧气阀14向催化器壳体I内腔的初级金属丝网蓄热载体2输入氧气，帮助黑烟的燃烧，使黑烟燃烧更彻底更迅速。从进气口 5进入的发动机尾气经过初级金属丝网蓄热载体2的处理后，再经过次级催化剂载体3的处理，从废气循环出气口 6排出的废气通过废气循环排气管15排向补氧风机16，通过喇叭状 进气口 17进入补氧风机16再进入自动化控制燃烧系统加热装置10，使黑烟及废气持续循环燃烧及催化转化，为了使燃烧更充分彻底，氧气能够进入自动化控制燃烧系统加热装置10助燃，废气循环排气管15的排气口伸入补氧风机16的喇叭状进气口 17中而与喇叭状进气口 17的周壁保持50-200mm的距离，这个距离保证了氧气能够进入补氧风机16而废气不外排。本实施例中初级金属丝网蓄热载体2的金属丝用的是丝径0.5mm的不锈钢丝，金属丝网的孔隙率是20ppi。本发明是这样工作的:首先，发动机启动，与此同时由12-220伏电源7向自动化控制燃烧系统加热装置10输出电压，发动机燃油箱中的燃油通过高压油泵向自动化控制燃烧系统加热装置10的燃料接口 11输送燃油，使自动化控制燃烧系统加热装置10工作并向加热点火燃料喷头12喷火稀薄燃烧，使初级金属丝网蓄热载体2受热变红在3-5秒钟内迅速达到500-700°C的工作温度，在这一工作温度下，进入的发动机废气中的黑烟颗粒与HC、CH4彻底氧化燃烧，尾气继续进入次级催化剂载体3，这里的工作温度是500-650°C，CO、NOx在这里得到进一步催化净化，从废气循环出气口 6排出未完全处理的废气通过废气循环排气管15、补氧风机16再次进入自动化控制燃烧系统加热装置10，使废气、黑烟在催化器壳体I里得到持续循环燃烧，从而使黑烟、废气零排放。实施例2
本实施例使用的燃料是燃气，当使用燃气时，本发明不需要高压油泵参与工作，燃气直接使自动化控制燃烧系统加热装置10工作并向加热点火燃料喷头12喷火稀薄燃烧，所述加热点火燃料喷头12是不需雾化的喷头。其余实施过程与实施例1相同。实施例3
本实施例的实施方式与实施例1基本相同，区别在于本实施例中初级金属丝网蓄热载体2的金属丝用的是丝径2mm的铁铬铝丝，金属丝网的孔隙率是60ppi。实施例4
本实施例的实施方式与实施例1基本相同，区别在于本实施例中初级金属丝网蓄热载体2的金属丝用的是丝径Imm的钨丝，金属丝网的孔隙率是50ppi。实施例5
本实施例的实施方式与实施例1基本相同，区别在于本实施例中初级金属丝网蓄热载体2的金属丝用的是丝径1.5mm的钨丝，金属丝网的孔隙率是30ppi。实施例6
本实施例的实施方式 与实施例1基本相同，区别在于本实施例中初级金属丝网蓄热载体2的金属丝用的是丝径0.8mm的不锈钢丝，金属丝网的孔隙率是40ppi。
权利要求
1.发动机废气蓄热燃烧及废气循环燃烧催化器，包括催化器壳体，催化器壳体分为外层与内层，内外层之间包裹着起到热防护保温作用的隔热衬垫，催化器壳体的前端盖上连接有进气口，安装有氧气阀，其特征是在催化器壳体(I)的后端盖(1-3 )上连接有废气循环出气口( 6 )，废气循环出气口( 6 )连接着废气循环排气管(15);在催化器的内腔由前到后依次安装有初级金属丝网蓄热载体(2)及次级催化剂载体(3)，与初级金属丝网蓄热载体(2)相对应的催化器壳体(I)上安装有加热点火燃料喷头(12)，通过加热点火燃料喷头(12)连接着能使初级金属丝网蓄热载体(2)迅速加热的自动化控制燃烧系统加热装置(10)，自动化控制燃烧系统加热装置(10)的另一端连接着补氧风机(16)，废气循环排气管(15)的排气口伸入补氧风机(16)的喇叭状进气口(17)中而与喇叭状进气口(17)的周壁保持50-200mm的距离。
2.根据权利要求I所述的发动机废气蓄热燃烧及废气循环燃烧催化器，其特征是所述初级金属丝网蓄热载体(2)指的是由丝径O. 5 — 2mm的不锈钢丝、铁铬铝丝或钨丝不规则地集合在一起而形成的孔隙率是20-60ppi的多层网状载体，所述多层网状载体由前后两块不锈钢孔板(4)夹持固定金属丝网而形成。
全文摘要
本发明公开的是发动机废气蓄热燃烧及废气循环燃烧催化器。发动机在工作中排出的浓厚黑烟，目前还没有办法予以克服。本发明在催化器壳体的后端盖上连接有废气循环出气口，废气循环出气口连接着废气循环排气管；在催化器的内腔安装有初级金属丝网蓄热载体及次级催化剂载体，在催化器壳体上安装有加热点火燃料喷头，通过加热点火燃料喷头连接着能使初级金属丝网蓄热载体迅速加热的自动化控制燃烧系统加热装置，其另一端连接着补氧风机，废气循环排气管的排气口伸入补氧风机的喇叭状进气口中而与喇叭状进气口的周壁保持50-200mm的距离。本发明在发动机启动瞬间及运行的过程中，能够使初级金属丝网蓄热载体迅速受热升温至500-700℃，使排出的黑烟彻底氧化燃烧。
文档编号F01N3/24GK103256105SQ20131012659
公开日2013年8月21日 申请日期2013年4月12日 优先权日2013年4月12日
发明者刘光文 申请人:刘光文