[發明專利]有效去除車輛啟動階段尾氣污染的催化器

在審

• 申請號: 201810560309.4
• 申請日: 2018-06-03
• 公開（公告）號: CN108590819A
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發明（設計）人: 李言欽;關雪豐;李自凡
• 申請（專利權）人: 鄭州大學
• 主分類號: F01N3/20
• 分類號: F01N3/20;F01N3/28;F01N11/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

傳統的車輛催化器在車輛啟動的一段時間內，由于催化劑還沒有被煙氣加熱至活性溫度，因此該階段的煙氣不能被凈化處理，排出大量的NOx及碳氫化合物HC等有毒有害污染物。本發明公開了一種可最大程度削除車輛啟動階段尾氣排放的車輛尾氣催化凈化器，包括催化裝置本身及催化劑預加熱系統。所述催化裝置的載體首先涂覆電熱涂層，所述電熱涂層采用碳纖維等優良電加熱材料，該電熱層外再涂覆催化劑涂層。通過遙控感應利用電熱層在內燃機啟動前預先將所述外表的催化劑涂層快速加熱到其活性溫度范圍，再允許啟動車輛內燃機，并停止外部能量源對催化劑的加熱，由此該階段的燃燒尾氣得以有效催化反應，以脫除其中的NOx等污染物。

技術領域

本發明涉及一種有效去除車輛啟動階段尾氣污染的尾氣處理技術領域，特別是涉及一種可預加熱的車輛尾氣催化凈化器，適用于采用內燃機為動力的各種車輛和機械裝置。

背景技術

催化凈化器是指將車輛尾氣排出的NOx、CO和碳氫化合物HC等有害氣體通過氧化和還原作用轉變為無害的氮氣、水和二氧化碳的催化裝置。三元催化劑最低要在250 攝氏度的時候起反應，溫度過低時，轉換效率急劇下降，而催化劑的活性最佳的工作溫度是400℃到800℃左右。目前傳統催化凈化器一般裝在離發動機出口約 1.2 m 處，在發動機開始工作的前200 s內，催化劑的床層溫度都低于 250 ℃，而沒有達到催化劑的起燃溫度，故無法對冷起動期間排放的污染物起到凈化作用，尤其是在北方寒冷地區。車輛啟動階段由于需要內燃機提供比正常行駛階段大得多的燃燒功率以獲得相應加速度，燃料的燃燒更不充分，所以其排放的污染物更多，毒性更大。

發明內容

本發明的目的就在于為了解決上述問題而提供一種有效去除車輛啟動階段尾氣污染的催化器。

本發明通過以下技術方案來實現上述目的。

一種可有效去除車輛啟動階段尾氣污染的車輛尾氣催化凈化器，催化器載體設計為蜂窩結構，其孔隙表面為催化劑層，在催化劑層與載體之間加設電加熱層，其采用碳纖維等優良電熱材料；同時，作為載體的蜂窩結構載體為不良導電的絕緣材料。整個催化器的電加熱層相連通，并通過統一的接口連接至車載電加熱源，由中央處理器控制其通斷，見原理示意圖。其中具體的蜂窩骨架結構及與電加熱層和催化劑層的耦合為一般的工業設計可以實現，通常從業工程技術人員不難理解和完成，方案比如根據目前的工業涂層技術，可以在現有催化器載體骨架基礎上適當增加其蜂窩孔隙度，先在基礎骨架上覆設電加熱涂層，再在電熱層上涂覆催化劑層；也可以在原催化器的尾部新加入這樣一個有中間電加熱夾層的網狀催化器，可采用多層結合在一起。這樣不同的方案設計形式都不影響本發明的保護范圍。

在車輛的內燃機啟動前，車輛駕駛者先將攜帶的遙控裝置打開開關通電，當進入車輛遙控感應器的主動感應范圍后，遙控感應器即通過相應中央處理器發送指令，使催化器電加熱層通電加熱催化劑層，通過埋設于催化劑層的溫度傳感器測量該加熱過程中催化劑層的溫度變化，當其溫度超過催化劑活性溫度一定值，如達300℃以上，催化劑具有足夠的催化活性，再由中央處理器允許啟動車輛內燃機，內燃機啟動后同時切斷外熱源對電熱層的加熱。這樣，在車輛的啟動階段就可以使燃燒煙氣中的NOx、CO和碳氫化合物HC等污染物及時反應除去。而傳統的車輛催化凈化器如前所述，在車輛內燃機啟動后的初始階段由于催化劑尚未達到活性溫度而使得煙氣中的大量有毒污染物排放環境中。本發明的催化劑可采用傳統的三元催化劑，采用不同催化劑，控制電加熱層的中央處理器中切斷加熱的溫度限值由所采用催化劑的活性溫度范圍而定。

其中中央處理器、遙控信號感應器、催化劑層溫度傳感器等元件的連接封裝同樣屬于相關領域內工業設計的常用操作，對于相關工程技術人員不難實現，其不同的設計亦不影響本發明的保護范圍。

本發明的有益效果在于：可先于車輛內燃機的啟動，提前進行催化劑預熱，使其達到足夠的活性溫度后再啟動內燃機，以最大程度降低或消除車輛啟動階段排放的大量污染，有效解決了目前車載尾氣催化凈化器的相應缺陷，相應設計的催化器催化效果好，結構簡單，催化效率高。

附圖說明