燃油汽车尾气二氧化碳仿生净化器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了燃油汽车尾气二氧化碳仿生净化器技术，解决现有汽车三元催化转化器无法转化尾气二氧化碳、净化PM2.5问题。借鉴绿色植物光合作用原理，应用仿生科技及催化反应工程，人工仿造光合作用，利用汽车废气残余热量、动能和自体供电，配置仿生管内设人工电场，布多组镀钯电极电网，在电势及贵金属催化双重作用下，尾气中水被电离成氢和氧；含氢尾气进入以天然沸石为介质的反应器，该介质具有高吸附、过滤及催化特性，二氧化碳与氢合成为糖类有机物，逸出副产品氧，实现二氧化碳转化及PM2.5过滤。为防止反应产物沉积而失活，设计洗涤排污系统。本净化器兼具消声功能，可取代现有二级消声器。本发明在汽车制造和环保领域有重大现实意义。
【专利说明】燃油汽车尾气二氧化碳仿生净化器
【技术领域】
[0001]本发明涉及环保及汽车制造【技术领域】，尤其涉及燃油汽车尾气二氧化碳仿生净化器。
【背景技术】
[0002]随着世界工业化进程，由矿物燃料应用而排放巨量二氧化碳与PM2.5微尘，所产生的大气温室效应已危及地球气候失调，气温变暖，海平面上升；以及对空气的重度污染而出现雾霾天气，严重威胁人类的生存环境。防治空气污染，减少二氧化碳排放，是当今世界普遍关注的重大环保课题。
[0003]资料表明，由汽车尾气排放的二氧化碳已占总排放量的35%，是碳排放的主要来源，也是大气PM2.5的主因。截止2008年，世界汽车保有量已突破9亿辆，並以3000万辆/年的速度增长。至2011年底，中国已有各类机动车1.03亿辆。预计到2020年，全球汽车保有量将达到12亿辆(其中中国为1.3?1.5亿辆)。届时，汽车所消耗的石油将达到每年55亿吨,交通用油将占全球石油总消耗的62%。可以预见,汽车尾气的二氧化碳排放仍将大幅增长，情势十分严峻。
[0004]汽车尾气的净化，早在20世纪70年代中期，美国发明了三元催化转化器，将汽车废气所含对人体有害的三种物质:一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化物，转化为无害的二氧化碳、水和氮。欧共体规定自1993年I月起，各国出售的新车必须配置三元催化转化器，并制定了国际通用的欧1-欧IV排放标准。
[0005]然而，汽车尾气中被视为对人体无害却对大气存在严重危害的二氧化碳，由于技术上的原因，至今仍是世界性难题。随着世界气象会议对碳排放目标的确立，限制汽车二氧化碳排放出现了新动向，欧盟制定新标准:强制规定自2015年起，汽车尾气二氧化碳排放量必须降至130克/公里以下，不达标的新车一律不准出厂，2020年强制降至95克/公里。未雨绸缪，中国汽车制造业必须早有行动。
[0006]节能与新能源汽车的研发正方兴未艾。混合动力汽车、纯电动汽车在节能、二氧化碳减排、降低PM2.5方面已取得良好的技术效果。然而，纯电动汽车因电池、电机、电控等核心技术在世界范围内的发展仍相对缓慢，充电设备等技术配套设施仍相对落后，其全面商业化仍需相当时日。预见一、二十年内燃油汽车仍将维持主力地位。在现有条件下，研发并实现燃油汽车尾气二氧化碳减排，PM2.5净化,仍具有重大现实意义。
【发明内容】
[0007]本发明旨在研发一种燃油汽车尾气二氧化碳转化及PM2.5净化的新技术。仿生净化器借鉴自然界绿色植物光合作用原理，应用仿生科技和催化反应工程，使尾气中二氧化碳转化为糖类有机物(碳水化合物)，并净化PM2.5微尘，继现有三元催化转化器之后，作二级净化，使汽车尾气净化技术更臻完美。
[0008]光合作用原理及反应机理概述:众所周知，绿色植物在阳光照射下吸收能量，因光电效应而产生电子、电流，其叶子不断地吸收空气中的二氧化碳，根从土壤中吸取水，同化二氧化碳和水，制造有机物质并释放氧的过程称为光合作用。其反应机理可以简单地用如下公式表示:
【权利要求】
1.燃油汽车尾气二氧化碳仿生净化器，其特征是:采用模块式组合结构，由仿生管(I)、隔板横梁(2)、催化反应器(3)、锥形帽(4)、及锥面底盖(5)五大部件构成；所述部件采用的材质，除绝缘材料均为耐热不锈钢。
2.根据权利要求1所述的燃油汽车尾气二氧化碳仿生净化器，其特征是:所述仿生管(I)位于净化器的前部，由尾气导入管(la)、人工电场外套管(lb)、联结套管(lc)、压紧螺母(Id)、人工电场集成(le、lf、lg、lh、lj)、法兰座(li)、碳烟丝网捕集器(Ik)、电源接线盒(IL)等组成；所述尾气导入管(Ia)内径与汽车尾气管外径一致，端头加工螺纹，配压紧螺母(Id)旋接，末端套装在一次挤压成型双口径联接套管(Ic)小管外，焊接；人工电场外套管(Ib)插装在联接套管(Ic)大管内孔中，以螺钉紧固连接，自上口端局部开两条平行而扇面互成60°角，6mm宽43mm长的槽口便于电极电网片接配电源导线；联接套管(Ic)大管下口同样开平行槽两条，长12mm、宽6mm;所述人工电场外套管(Ib)内置人工电场，嵌装有沿无底的绝缘陶瓷杯(le)，侧壁开两条与外套管相同槽口，宽8mm;杯内分层铺设镀钯不锈钢丝电极电网片(If)(网眼12目、镀层厚I~2μm)，正负极各四片，共四组，正负极电网以3_厚云母垫圈间隔绝缘，每组电网间以6_厚绝缘陶瓷垫圈区隔；所述仿生管(I)末端套配法兰座(Ii)，焊接紧固；人工电场集成完毕，组装时以橡胶石棉垫圈(Ij)调整找平。
3.根据权利要求1所述的燃油汽车尾气二氧化碳仿生净化器，其特征是:所述隔板横梁(2)厚6_，是仿生管(I)与催化反应器(3)的过渡联接部件；安装位置处于净化器整体重心部位，设耳环吊挂于汽车底梁作承重支撑；其朝仿生管(I)面中心通孔有3_深环形凹槽，供仿生管(I)插装联接，外围有螺孔，以圆柱头内六角螺钉与所述仿生管(I)之法兰座(Ii)紧固连接；隔板横梁(2)之背面与催化反应器外套筒(3a)的平口焊接，兼作与锥形帽(4)的联接法兰；隔板横梁(2)开有6个035mm圆孔，减轻自重，兼作向锥形帽内腔填充绝热材料之操作孔。
4.根据权利要求1所述的燃油汽车尾气二氧化碳仿生净化器，其特征是:所述催化反应器⑶由外套筒(3a)和内胆(3b)组成；外套筒(3a)采用不锈钢薄壁管制成，一端平口与隔板横梁(2)焊接，另一端挤压出宽15_宽法兰面，以供与锥面底盖法兰面连接；所述外套筒内腔装反应器内胆(3b);内胆由两层口径各异的圆孔网格板围成焊接，圆孔直径4_，网孔中心行距、排距为7mm，交错呈梅花状排列，底部封闭，前端以盖封口，中央为尾气混合气体走气道；所述环形空腔内填装反应介质天然沸石，粒度7~1mm,介质层厚汽油车3.5cm,柴油车4.5cm,内胆外壁焊有三片互成90°角方向的翼板，作导向及加强筋；装配位置的顶面无翼板，供洗涤管(5b)插入；所述反应器外套筒与内胆间的环形空腔为集气排气道；所述反应器内胆(3b)为插装式，以翼板定位，以锥面底盖(5)中心集气排气管(5a)之顶板加调节垫压紧固定，可拆卸更新。
5.根据权利要求1所述的燃油汽车尾气二氧化碳仿生净化器，其特点是:所述锥形帽(4)一次挤压成型，小口有15_长直筒段，戴帽时紧套仿生管尾气导入管(Ia)外壁，旋紧压紧螺母(Id);大口有15mm宽平面法兰，与隔板横梁(2)法兰圈以圆柱头内六角螺钉、螺母、弹簧垫圈、弧形压板紧固连接；在相对于人工电场电极电网接线侧，帽壁开010_电源线穿线孔，外装电源接线盒(IL);仿生管戴帽后将净化器已组装部分倒置，从反应器外套筒内径隔板横梁预留孔向帽内空腔充填保温绝热材料膨胀蛭石，盖0.8mm厚平板封口。
6.根据权利要求1所述的燃油汽车尾气二氧化碳仿生净化器，其特征是:尾部锥面底盖(5) 一次挤压成型，大口有15mm宽法兰面，与反应器外套筒(3a)下口法兰面间，衬2mm厚橡胶石棉密封垫圈，以圆柱头内六角螺钉、螺母、弹簧垫圈、弧形压板紧固连接；所述锥面底盖(5)小口焊有中心集气排气管(5a)，以2mm厚顶板封口焊接，底盖内腔处管壁布满08mm集气孔，间距3mm;底盖锥面顶部焊洗涤管插入导管(5c)，底部焊排污管(5d);洗涤管(5b)可自由插入，插入段开00.5mm喷水孔,径向间隔60°呈半圆分布,轴向间距15mm ;非洗漆时以管堵封口 ；反应器内胆洗涤，可溶解清除介质层内反应生成物及过滤物微粒，防止反应器失活，保持净化效率。
7.根据权利要求2所述的燃油汽车尾气二氧化碳仿生净化器，其特征是:所述仿生管(I)人工电场采用汽车自体供电；电源接自汽车直流供电系统，额定电压汽油车12伏，重型柴油车24伏；电源线截面4mm2，允许负载电流值25安；锥形帽外设置电源接线盒(IL)，内装电木接线板，有盒盖防尘；并联出线，分支导线截面1mm2，套绝缘防护套管，分别接于正负电极电网片(lf)，电极排列顺序前正后负；人工电场导电后，产生电极电势，在贵金属催化剂钯共同作用下，混合气体中水电离分解成[H] _和[O]+，完成人工光合作用的“光反应”。
8.根据权利要求4所述的燃油汽车尾气二氧化碳仿生净化器，其特征是:所述催化反应器(3)应用气固相固定床催化反应器工程技术，采用浙江特有的天然沸石作介质，具有高效过滤，吸附混合气体中二氧化碳分子的特性，置留在介质中的二氧化碳与氢充分接触、催化而产生还原反应，完成人工光合作用的“暗反应”，实现二氧化碳转化，并过滤降低PM2.5含量。
9.根据权利要求1所述的燃油汽车尾气二氧化碳仿生净化器，其特征是:所述仿生管尾气导入管(Ia)前部内设置碳烟丝网捕集器(lk)，过滤、阻隔尾气中碳烟微粒进入人工电场，防止电极电网因 积碳而发生断路事故；捕集器采用不锈钢丝网，网格80目，柴油车设四层，其中两层镀钯；汽油车两层，一层镀钯；在催化剂存在下，炭沉积物在400°C时会被尾气中的残余氧烧掉，使捕集器再生。
10.燃油汽车尾气二氧化碳仿生净化器，其特征是:仿生净化器安装于一级消声器之后，汽车尾部，作三元催化转化器后的二级净化；尾气在催化反应器(5)中，反应消耗了热量，衰减了动能，具有消声功能，可取代现有的二级消声器；仿生净化器与一级消声器排气管(6a)的联接，设计采用连接管^b)与双口径连接螺母^c)变径对接；连接管^b)进气端内插入一级消声器排气管^a)，以紧定螺钉紧固并作密封处理；出气端与仿生管尾气导入管(Ia)以连接螺母旋接；变化连接管^b)尾气入口端内孔的形状规格；形状规格为直孔或变径孔；一个因素，就能实现仿生净化器产品定型和标准化，应用于不同车型的新车或旧车改造。
【文档编号】F01N3/021GK104047680SQ201410212691
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年5月20日 优先权日:2014年5月20日
【发明者】周家镳 申请人:周家镳