一种柴油车尾气催化净化转化器的制作方法

文档序号:15673344发布日期:2018-10-16 19:42阅读:935来源:国知局

本实用新型涉及一种柴油车尾气催化净化转化器,尤其是具备颗粒物(PM)、氮氧化物(NOx)、碳氢(HC)和一氧化碳(CO)的催化净化功能。



背景技术:

柴油车的数量占机动车的20%左右,但是其排放的污染物数量占了车辆排放数量的50%左右,尤其是PM和NOx污染物的排放更为严重。为了改善环境质量,尤其是大气环境,机动车的排放法规逐步升级,目前已经实施国五标准。2020年,将会实施国六排放标准。

PM和NOx是造成城市大气环境污染的主要原因,尤其是雾霾天气产生,与机动车的排放密切相关。HC和CO的排放也对人体的健康非常有害。因此研究合适的机动车尾气催化净化技术和装置非常关键。

柴油车的尾气中主要有HC、CO、NOx、PM四类的排气污染物,随着车辆技术发展,在不同的法规阶段出现的不同的排放控制技术,同时在车辆上增加了不同的排放控制装置。处理HC和CO可以使用氧化性催化转化器(DOC)。为了NOx通常采用SCR技术进行处理,主要为NH3-SCR路线。氨气在选择性催化剂的作用下,对尾气中的NOx进行催化净化,生成氮气和水。颗粒物尾气中的颗粒物粒径范围较宽,但是主要为细小颗粒物,如PM10,PM2.5等,壁流式结构的过滤效果更佳。

单一的排放控制技术措施在国六阶段已经无法满足排放法规的要求,因此选择组合性质的技术路线较为多见,组合技术路线主要为串联方式,DOC+DPF+SCR+ASC,这样会造成催化转化器的体积比较庞大,因此,不利于催化转化器在整车上的布置。



技术实现要素:

本实用新型的目的在于提供一种柴油车尾气催化净化转化器,能够实现柴油车发动机尾气中颗粒物(PM)、氮氧化物(NOx)、碳氢(HC)和一氧化碳(CO)等主要污染物催化净化的装置,其结构更为紧凑,减小催化转化器的体积,便于在整车上的布置;能够更好地保证催化转化器的温度场,提高催化剂的转化效率;降低发动机的排气噪声。

本实用新型的技术方案是这样实现的:一种柴油车尾气催化净化转化器,由催化转化器壳体、进气扩散口、氧化催化DOC单元、颗粒过滤DPF单元、选择性催化还原SCR单元、氨逃逸催化ASC单元、出口消音单元、还原剂喷射单元、支撑隔板组成;其特征在于:进气扩散口与氧化催化DOC单元连接,然后连接颗粒过滤DPF单元,颗粒过滤DPF单元位于氧化催化DOC单元下游,选择性催化还原SCR单元包覆在颗粒过滤DPF单元外部,选择性催化还原SCR单元内径与颗粒过滤DPF单元外径相同;氨逃逸催化ASC单元与选择性催化还原SCR单元连接,位于选择性催化还原SCR单元下游,氨逃逸催化ASC单元包覆在氧化催化DOC单元外部,氨逃逸催化ASC单元内径与氧化催化DOC单元外径相同。支撑隔板与催化转化器壳体连接,对催化单元进行支撑,出口消音单元与选择性催化还原SCR单元连接,还原剂喷射单元安装在催化转化器进口的排气管路上。

所述的氧化催化DOC单元为蜂窝状结构,孔目数350~600CPSI,为方孔或正弦波纹孔。

所述的颗粒过滤DPF单元为蜂窝状结构,孔目数200~300CPSI,为方孔或正弦波纹孔,壁流式结构。

所述的选择性催化还原SCR单元为蜂窝状结构,孔目数400~600CPSI,为金属材料。

所述的氨逃逸催化ASC单元为蜂窝状结构,孔目数400~600CPSI。

本实用新型的积极效果是结构紧凑,布置合理,空间体积小。催化转化器温度场温度更高,催化效率更好,具备降低噪声的效果。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

其中催化转化器壳体1、进气扩散口2、氧化催化DOC单元3、颗粒过滤DPF单元4、选择性催化还原SCR单元5、氨逃逸催化ASC单元6、出口消音单元7、还原剂喷射单元8、支撑隔板9。

图2 含有氨氧化催化单元的SCR单元。

图3催化转化器的消音结构。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的描述:如图1-3所示,一种柴油车尾气催化净化转化器,由催化转化器壳体1、进气扩散口2、氧化催化DOC单元3、颗粒过滤DPF单元4、选择性催化还原SCR单元5、氨逃逸催化ASC单元6、出口消音单元7、还原剂喷射单元8、支撑隔板9组成;其特征在于:进气扩散口2与氧化催化DOC单元3连接,然后连接颗粒过滤DPF单元4,颗粒过滤DPF单元位于氧化催化DOC单元下游,选择性催化还原SCR单元5包覆在颗粒过滤DPF单元4外部,选择性催化还原SCR单元内径与颗粒过滤DPF单元外径相同;氨逃逸催化ASC单元6与选择性催化还原SCR单元连接,位于选择性催化还原SCR单元下游,氨逃逸催化ASC单元6包覆在氧化催化DOC单元3外部,氨逃逸催化ASC单元6内径与氧化催化DOC单元3外径相同。支撑隔板9与催化转化器壳体1连接,对催化单元进行支撑,出口消音单元7与选择性催化还原SCR单元连接,还原剂喷射单元8安装在催化转化器进口的排气管路上。

本实用新型结构为串联方式,为了节省空间和提高催化净化效果,尾气先经过氧化催化DOC单元3,处于下游的颗粒过滤DPF单元4与氧化催化DOC单元3并排连接,直径相同。经颗粒过滤DPF单元4流出的尾气在压力的作用下折返流入下游的选择性催化还原SCR单元5。选择性催化还原SCR单元5为圆环结构,内圆直径能够封装放入颗粒过滤DPF单元4与氧化催化DOC单元3中,无未经处理的气体泄漏。即选择性催化还原SCR单元5包覆在颗粒过滤DPF单元4与氧化催化DOC单元3的外部,包覆的长度根据选择性催化还原SCR单元5的需要设定。流出选择性催化还原SCR单元5的尾气,进入下游的氨逃逸催化ASC单元,将未参与反应的氨气净化。氨逃逸催化ASC单元6根据需要,无氨气逃逸时可以省略。或是将氨逃逸催化ASC单元6与选择性催化还原SCR单元5集成在一个单元中,就是在选择性催化还原SCR单元5的出口端选择一定长度的载体段涂覆选择性催化还原SCR单元5。

陶瓷载体氧化催化DOC单元3,包覆陶瓷衬垫,金属封装外壳;陶瓷载体颗粒过滤DPF单元4包覆陶瓷衬垫,金属封装外壳;放置在氧化催化DOC单元3下游,与氧化催化DOC单元3距离L0;氧化催化DOC单元3与颗粒过滤DPF单元4载体的直径为D1。氧化催化DOC单元3的长度为L1,颗粒过滤DPF单元4的长度为L2;金属蜂窝载体选择性催化还原SCR单元5为同心圆环结构,内径为D2,外径为D3,长度为L3。封装后的氧化催化DOC单元3、颗粒过滤DPF单元4安装在选择性催化还原SCR单元5的内径空腔,确保无气体泄漏;金属蜂窝载体ASC单元6为同心圆环结构,内径为D2,外径为D3,长度为L4;L1+L2=L3+L4。

氧化催化DOC单元3孔目数400CPSI,涂覆贵金属催化剂,铂、铑、钯比例1:1:4;催化剂涂覆量为10g/ft³;颗粒过滤DPF单元4孔目数300CPSI,涂覆贵金属催化剂,铂,催化剂涂覆量为20g/ft³;单元孔目数400CPSI,涂覆Cu/分子筛催化剂,涂覆量为100g/L。ASC单元孔目数400CPSI,涂覆贵金属催化剂,铂,催化剂涂覆量为5g/ft³。

发动机排出的尾气经排气管路进入催化转化器,尾气首先经过氧化催化DOC单元3,将HC和CO氧化成水和二氧化碳,随着氧化反应的发生,排气温度会进一步的升高,为了满足颗粒过滤DPF单元4的工作需要,排气温度应能满足颗粒过滤DPF单元4中过滤的碳烟燃烧再生的需求。再生的方式可以使用主动再生,为了提高整车的燃油经济性,也可以使用含有氧化性催化剂的颗粒过滤DPF单元4,对碳烟被动再生。经过颗粒过滤DPF单元4后的尾气,进入选择性催化还原SCR单元5,在NH3还原剂的作用下将NOx还原成无害的水和氮气、未参与反应的还原剂氨气经氨逃逸催化ASC单元6,根据实际需要,氨逃逸催化ASC单元6可以省略,处理生成水和氮气。

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