一種應用于汽油發動機的排放后處理系統及處理方法與流程

本發明涉及尾氣處理領域，特別是涉及一種應用于汽油發動機的排放后處理系統及處理方法。

背景技術：

為了應對日趨嚴重的環境污染，我國即將出臺國六汽車排放法規。該法規相對于目前的國五標準，無論在試驗工況還是在各項排放物限值上，都有了跳躍式的提高。對汽油機更是增加了顆粒物的要求。而對于汽油發動機特別是直噴汽油機來說，之前從未考慮的顆粒物將會成為整車滿足排放法規的最大挑戰。為了滿足排放法規顆粒物及其他污染物的限值的要求，必須應用新的排放后處理技術。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種能夠滿足排放法規顆粒物及其他污染物的限值的要求應用于汽油發動機的排放后處理系統。

本發明的另一個目的在于提供一種能夠滿足排放法規顆粒物及其他污染物的限值的要求的應用于汽油發動機的排放后處理系統的處理方法。

特別地，本發明的目的在于提供一種應用于汽油發動機的排放后處理系統，以提升排放后處理系統的處理能力，降低排放污染物，其包括：

三元催化器，安裝于發動機機倉內排氣歧管后方，用于凈化車輛尾氣中的有害氣體，所述三元催化器中的載體為金屬載體；

顆粒捕集器，安裝于所述三元催化器的出口端，用于轉化剩余所述有害氣體和捕捉所述車輛尾氣中的顆粒物，所述顆粒捕集器的濾芯由陶瓷組成，所述濾芯表面涂覆有貴金屬催化劑；

電加熱裝置，安裝于所述三元催化器處，用于給所述三元催化器加熱，提高所述汽車尾氣的溫度；和

控制模塊，與所述電加熱裝置相連，用于控制所述電加熱裝置。

進一步地，所述三元催化器的出口端與所述顆粒捕集器的進口端通過擁有預定長度的排氣管連接；

可選地，所述預定長度為0m～1m。

進一步地，所述金屬載體為鐵鉻鋁合金。

進一步地，所述貴金屬催化劑為鉑、鈀或銠催化劑其中的一種或幾種。

進一步地，所述控制模塊包括：

所述控制模塊包括：

溫度傳感器，固定于所述顆粒捕集器中，用于測量所述顆粒捕集器中所述車輛尾氣的溫度；

壓差傳感器，固定于所述顆粒捕集器周圍，用于測量所述顆粒捕集器前后所述車輛尾氣的壓差；和

控制單元，與所述溫度傳感器和所述壓差傳感器相連，用于通過處理采集到的所述溫度和所述壓差以控制所述電加熱裝置的啟動或停止。

特別地，一種應用排放后處理系統的處理方法，包括：

確定顆粒捕集器中顆粒物加載水平；

當所述顆粒物加載水平高于預定值時，開啟電加熱裝置；或者

當所述顆粒捕集器中的車輛尾氣達到再生溫度時，維持所述再生溫度；或者

當所述顆粒物加載水平低于預定值時，關閉所述電加熱裝置。

進一步地，所述顆粒物加載水平由壓差傳感器測量出的壓差所確定。

進一步地，所述再生溫度為550℃～650℃。

本發明的應用于汽油發動機的排放后處理系統及方法，其中三元催化器中的載體為鐵鉻鋁合金制成，與濾芯表面涂覆有鉑、鈀或銠等貴金屬催化劑的顆粒捕集器配合，能更快更高效的轉化廢氣。又通過三元催化器和顆粒捕集器的合理布置以及電加熱裝置的合理控制，從而提升排放后處理系統的處理能力，降低排放污染物。

附圖說明

后文將參照附圖以示例性而非限制性的方式詳細描述本發明的一些具體實施例。附圖中相同的附圖標記標示了相同或類似的部件或部分。附圖中：

圖1是本發明一實施例的排放后處理系統的示意性布置圖。

圖2是本發明一實施例的排放后處理方法的工作流程圖。

具體實施方式

圖1是本發明一實施例的排放后處理系統的示意性布置圖，如圖1所示，一種應用于汽油發動機的排放后處理系統，包括三元催化器1、顆粒捕集器2、電加熱裝置3和控制模塊(圖中未繪出)。三元催化器1設置于發動機機倉內排氣歧管后方，用于將汽車尾氣排出的一氧化碳、碳氫化合物和氮氧化物等有害氣體通過氧化和還原作用轉變為無害的二氧化碳、水和氮氣。所述三元催化器1中的載體為金屬載體。顆粒捕集器2安裝于三元催化器1的出口端，用于轉化剩余所述有害氣體和捕捉汽車尾氣中的顆粒物。顆粒捕集器2的濾芯由陶瓷組成，陶瓷表面涂覆有貴金屬催化劑。電加熱裝置3固定于三元催化器1外表面，用于給三元催化器1加熱，提高汽車尾氣的溫度，既有助于提高三元催化器1的效率，又能提高顆粒捕集器2的溫度，使顆粒物氧化燃燒，從而達到顆粒捕集器2再生。控制模塊與電加熱裝置3相連，用于控制電加熱裝置3。

電加熱裝置3工作時，增加三元催化器1的溫度，提高三元催化器1的轉化效率，同時提高三元催化器1中尾氣的溫度，高溫尾氣通過顆粒捕集器2時，提升顆粒捕集器2的溫度，顆粒捕集器2到達一定溫度后，顆粒物主動燃燒后再生，降低排氣壓力。

采用本發明的應用于汽油發動機的排放后處理系統，其中三元催化器1中的載體為金屬載體，與濾芯表面涂覆有貴金屬催化劑的顆粒捕集器2配合，能更快更高效的轉化廢氣。又通過三元催化器1和顆粒捕集器2的合理布置以及電加熱裝置3的合理控制，從而提升排放后處理系統的處理能力，降低排放污染物。

三元催化器1中的金屬載體由鐵鉻鋁合金制成，可以增強CO、HC和NOx三種氣體的活性，促使其進行一定的氧化-還原化學反應，其中CO在高溫下氧化成為無色、無毒的二氧化碳氣體；HC化合物在高溫下氧化成水和二氧化碳；NOx還原成氮氣和氧氣。三種有害氣體變成無害氣體，使汽車尾氣得以凈化。

三元催化器1的出口端與顆粒捕集器2的進口端通過擁有預定長度的排氣管連接，所述預定長度可以為0m～1m。因為當顆粒捕集器2距離三元催化器1一定距離時，進入顆粒捕集器2的汽車尾氣溫度較低，更有利于顆粒層形成；而且進入顆粒捕集器2的尾氣流速相對更低，由于布朗擴散和壁流速度密切相關，流速越低，相同時間內捕集的顆粒物越多，所以顆粒捕集器2過濾效率較高。

顆粒捕集器2濾芯表面涂覆的貴金屬催化劑元素為鉑、鈀或銠催化劑其中的一種或幾種。在本發明的一實施例中，涂覆有貴金屬催化劑的顆粒捕集器2由巴斯夫股份公司(BASF)廠家提供，其中，貴金屬催化劑組合物中鈀銠的質量比為12:8。采用上述顆粒捕集器2，既可以催化轉化三元催化器1沒轉化完全的有害氣體，又可以降低顆粒的著火溫度，從而提高了催化再生的效率。

控制模塊包括溫度傳感器、壓差傳感器和控制單元。溫度傳感器固定于顆粒捕集器2中，用于測量顆粒捕集器2中汽車尾氣的溫度。壓差傳感器固定于顆粒捕集器2周圍，用于測量顆粒捕集器2前后汽車尾氣的壓差。控制單元與溫度傳感器和壓差傳感器相連，用于通過處理采集到的溫度信息和壓差信息控制所述電加熱裝置。

圖2是本發明一實施例的排放后處理方法的工作流程圖，如圖2所示，一種應用于汽油發動機排放后處理系統的處理方法，包括：

確定顆粒捕集器2中顆粒物加載水平；

當所述顆粒物加載水平高于預定值時，開啟電加熱裝置3；

當所述顆粒捕集器2中的所述汽車尾氣達到再生溫度時，維持所述再生溫度；

當所述顆粒物加載水平低于預定值時，關閉所述電加熱裝置3。

進一步地，所述顆粒物加載水平通過所述壓差傳感器測量出的壓差來確定。

所述再生溫度為550℃～650℃。

排氣背壓指發動機排氣的阻力壓力。當排氣背壓升高時，發動機排氣不暢，從而影響發動機的動力性。排氣背壓指發動機尾氣流經排氣系統的壓降。排氣背壓對發動機綜合性能有非常大的影響。一般情況下，排氣背壓變大直接導致發動機燃油消耗率上升，發動機經濟性能惡化，于此同時發動機動力性也變差，尾氣排放質量也會由于缸內燃燒的不充分也加劇惡化。汽車在行駛過程中，壓差傳感器實時監測顆粒捕集器2前后汽車尾氣的壓差，來確定排氣背壓是否對汽車造成影響。當排氣背壓升高達到一定值時，控制單元控制電加熱裝置3啟動，對三元催化器1進行加熱，此時排氣尾氣溫度升高，當溫度升高到顆粒捕集器2中的顆粒著火溫度后，顆粒物氧化燃燒，排氣背壓開始降低。溫度傳感器把溫度值傳送給控制單元，控制單元控制電加熱裝置3使溫度傳感器中的溫度值保持在一段時間，直到排氣背壓的變化趨于零，控制單元關閉電加熱裝置。

至此，本領域技術人員應認識到，雖然本文已詳盡示出和描述了本發明的多個示例性實施例，但是，在不脫離本發明精神和范圍的情況下，仍可根據本發明公開的內容直接確定或推導出符合本發明原理的許多其他變型或修改。因此，本發明的范圍應被理解和認定為覆蓋了所有這些其他變型或修改。