[發(fā)明專利]磁性顆粒物過濾器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711155638.2
• 申請日: 2017-11-20
• 公開（公告）號: CN108019253B
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉冬;劉冠楠
• 申請（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類號: F01N3/021
• 分類號: F01N3/021;F01N3/022;F01N3/20
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 唐代盛

本發(fā)明公開了一種磁性顆粒物過濾器，包括外壁和內(nèi)壁，內(nèi)壁位于外壁內(nèi)，內(nèi)壁形成有多個連通過濾器進(jìn)口和出口的孔道，過濾器內(nèi)部設(shè)置有能夠吸附帶有磁性的催化劑材料的磁體，與常見的主動再生的DPF不同的是，此過濾器不需要提供額外能量，不僅可以吸附尾氣中的碳煙顆粒物，還可以捕集尾氣中攜帶的催化劑顆粒，采用多個孔道，可以增加過濾器的幾何表面積，使排氣中的微粒從孔道流動時，沉積在孔道的壁面上，同時帶有磁性的催化劑材料會被磁性顆粒物過濾器中的磁體吸附，從而實現(xiàn)過濾作用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于尾氣處理領(lǐng)域，具體涉及一種磁性顆粒物過濾器。

背景技術(shù)

隨著人們生活質(zhì)量以及消費水平的增長，汽車產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展，并已成為我國的支柱產(chǎn)業(yè)之一。汽車使用量增加的同時，其所帶來的環(huán)境污染問題也日趨嚴(yán)重。柴油機(jī)與汽油機(jī)相比，具有燃油經(jīng)濟(jì)性好、污染物（CO、CO₂和HC）排放量相對較小等顯著優(yōu)點，城市大巴、工業(yè)設(shè)備幾乎都是用柴油機(jī)提供動力。然而，柴油機(jī)的應(yīng)用存在一個嚴(yán)重的問題，即微粒物（PM）和氮氧化物（NO_x）的排放量很高。PM的尺寸僅有微米、亞微米級別，其吸入肺部會引起呼吸道疾病等對人體危害很大的疾病；大氣中的氮氧化物會導(dǎo)致人體中樞神經(jīng)受損，引起痙攣和麻痹。因此，污染物排放的控制迫在眉睫，并成為柴油機(jī)技術(shù)的重點和難點，在很大程度上限制了現(xiàn)代柴油機(jī)的發(fā)展。

目前，控制PM最有效的手段是在發(fā)動機(jī)后安裝顆粒物過濾器裝置DPF，PM經(jīng)過DPF過濾器時，沉積在濾芯內(nèi)，當(dāng)微粒過多時，則會堵塞DPF通道，且造成發(fā)動機(jī)背壓升高。因此，DPF要定期清理附著的PM，也即DPF的再生，DPF發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)正是DPF的再生技術(shù)。柴油機(jī)排放的PM大部分為煙黑可燃物（soot），燃點較高，一般在600度以上，而柴油機(jī)排氣的溫度一般低于400度，因此實現(xiàn)直接利用尾氣對PM氧化消除較為困難。目前常見的再生技術(shù)為主動再生，即利用外加能源，如電加熱、微波加熱、缸內(nèi)增加后燃，使得排氣溫度或DPF的溫度達(dá)到PM的著火溫度，從而實現(xiàn)DPF的再生。但主動再生耗能較多，且系統(tǒng)相對復(fù)雜，故有必要尋找一種更高效的被動再生方式，同時滿足在高溫和低溫下被動再生的高效率性。目前，常見的被動再生方式為在DPF氣流通道表面添加催化劑涂層，降低soot的可燃溫度點，最終達(dá)到利用尾氣的熱量來催化氧化soot的目的。大部分研究者都著眼于催化劑對成熟后soot的催化作用，迄今為止，仍沒有找到應(yīng)用于被動再生系統(tǒng)的理想穩(wěn)定的催化劑。本系統(tǒng)不僅考慮催化劑對成熟soot的催化作用，同時關(guān)注催化劑在soot生成過程中的耦合催化作用，從而降低soot燃燒的起燃溫度，使DPF被動再生，達(dá)到節(jié)能減排的目的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明采用磁性方式捕集催化劑，不僅可以吸附尾氣中的碳煙顆粒物，并且可以捕集尾氣中攜帶的催化劑顆粒，無需再提供額外的能源，具有耗能少、效率高、成本低、結(jié)構(gòu)簡單靈活的特點。

結(jié)合圖1，一種磁性顆粒物過濾器，其與燃燒裝置的排氣端相連接，包括外壁和內(nèi)壁，所述內(nèi)壁位于所述外壁內(nèi)，所述內(nèi)壁形成有多個連通過濾器進(jìn)口和出口的孔道，所述孔道蜿蜒延伸，所述過濾器內(nèi)部設(shè)置有能夠吸附帶有磁性的催化劑材料的磁體。

進(jìn)一步地，所述磁體設(shè)置于所述孔道的表面。

進(jìn)一步地，所述過濾器從其進(jìn)口到出口由多個子部分依次連接而成。

進(jìn)一步地，每個所述子部分的結(jié)構(gòu)相同。

進(jìn)一步地，前一個子部分與后一個子部分錯開連接，即前一個子部分沿中心線旋轉(zhuǎn)一角度后再與后一個連接。

進(jìn)一步地，所述燃燒裝置是發(fā)動機(jī)。

進(jìn)一步地，所述過濾器為圓柱狀。

進(jìn)一步地，所述孔道自過濾器的中心沿徑向發(fā)散排列。

進(jìn)一步地，所述孔道自過濾器的一個邊緣部分向與中心徑向?qū)ΨQ的另一側(cè)部分層狀有序排列。

進(jìn)一步地，每層所述孔道與相鄰層連通。