[發(fā)明專利]一種堇青石汽油機(jī)微粒捕集器及其制備方法

在審

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• 申請日: 2021-09-22
• 公開（公告）號: CN113860852A
• 公開（公告）日: 2021-12-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李一;聶達(dá);王建菊;張海波;陳洪;王浩;曹江峰
• 申請（專利權(quán)）人: 云南菲爾特環(huán)保科技股份有限公司
• 主分類號: C04B33/13
• 分類號: C04B33/13;C04B38/00;C04B38/06;F01N3/035
• 代理公司: 北京首捷專利代理有限公司 11873
• 代理人: 梁婧宇

本發(fā)明本發(fā)明公開了一種堇青石汽油機(jī)微粒捕集器及其制備方法，主要用于汽油機(jī)尾氣后處理，其主要原材料包括滑石、高嶺土、氧化鋁、二氧化硅、堇青石粉等，同時(shí)添加造孔劑、粘接劑、擠壓助劑、分散劑等輔料。所述微粒捕集器CTE≤0.5*10^?6(RT?800℃)、抗熱沖擊溫度700℃以上、孔隙率≥60％、中值孔徑10?25μm可調(diào)；本發(fā)明通過優(yōu)化原材料顆粒級配、加入合適造孔劑、調(diào)整燒結(jié)工藝制備出了具備低熱膨脹系數(shù)、高抗熱沖擊性、孔徑分布可調(diào)的壁流式微粒捕集器；該微粒捕集器具備較低的背壓和高的PM、PN捕集效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及堇青石蜂窩陶瓷材料領(lǐng)域，具體涉及一種堇青石汽油機(jī)微粒捕集器及其制備方法。

背景技術(shù)

發(fā)動機(jī)的污染主要來自4個(gè)組成部分—微粒排放物質(zhì)(PM)、碳?xì)浠衔?HC)、氮氧化物(NOx)和一氧化碳(CO)。其中微粒排放物質(zhì)(煙灰)大部分是由碳或碳化物的微小顆粒(尺寸小于4-20μm)所組成的。

缸內(nèi)直噴汽油機(jī)(GDI)因其較好的動力性、燃油經(jīng)濟(jì)性、駕駛性及排放等優(yōu)點(diǎn)，在乘用車上得到愈來愈廣泛的使用。根據(jù)保守估計(jì)，到2017年歐洲40％-60％的汽油機(jī)將是直噴汽油機(jī)。GDI汽油機(jī)的燃油直接噴入氣缸，由此引起的油氣混合不均勻和燃油濕壁使顆粒物排放質(zhì)量和數(shù)量顯著增加。國內(nèi)外大量實(shí)驗(yàn)研究表明，GDI汽油機(jī)顆粒物排放數(shù)量明顯多于傳統(tǒng)氣道噴射汽油機(jī)和配置DPF的柴油機(jī)。目前國內(nèi)對顆粒物的排放研究主要圍繞柴油機(jī)展開，有關(guān)GDI汽油機(jī)顆粒物及其控制處理的相關(guān)研究仍然較少。國外由于汽油機(jī)直噴技術(shù)使用較早且排放法規(guī)更加嚴(yán)格，對GDI汽油機(jī)顆粒物及其控制進(jìn)行了較多的研究。通過優(yōu)化燃燒系統(tǒng)，提高噴射壓力，調(diào)整點(diǎn)火及噴油正時(shí)等措施均可在一定程度上減少顆粒物排放。但是越來越嚴(yán)苛的法規(guī)要求直噴汽油機(jī)在更寬范圍的工況點(diǎn)都保持穩(wěn)定而且較低的PM排放。因此，盡管GDI發(fā)動機(jī)技術(shù)仍在不斷發(fā)展，單純靠機(jī)內(nèi)凈化難以滿足排放法規(guī)的升級。汽油機(jī)顆粒捕集器(GPF)被認(rèn)為是應(yīng)對GDI汽油機(jī)顆粒物排放限值最有效、最可靠的潛在技術(shù)。

隨著汽車消費(fèi)的普及率越來越高,我國的汽車保有量急劇增長，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截止2018年底我國汽車保有量超過2.4億輛車。汽車在方便人們出行的同時(shí)也帶來尾氣排放污染大氣環(huán)境的問題。針對汽車尾氣排放對環(huán)境污染影響的問題，世界各地均先后出臺了不同階段的汽車污染物排放限值標(biāo)準(zhǔn)。我國也適時(shí)出臺了《輕型汽車污染物排放限值及測量方法》(中國第六階段)，簡稱國六(CN6)。國六按實(shí)行先后時(shí)間順序分為國六a(CN6a)和國六b(CN6b)。為了滿足CN6的排放限值要求，各主機(jī)廠絞盡腦汁，想出多種技術(shù)路線來降低輕型汽油車的排放限值。其中引入汽油機(jī)顆粒物捕捉器(GPF)后處理技術(shù)來降低PN、PM排放來滿足CN6b的技術(shù)路線是當(dāng)下各主機(jī)廠的主流做法。本專利公布了一種可以滿足CN6b的GPF及其制備方法。

由于汽油車對排氣背壓更加敏感、排氣溫度更高，堇青石GPF需要較高的孔隙率、更高的抗熱沖擊性，因此如何保持高孔隙率的同時(shí)還要保證GPF具備較低的熱膨脹系數(shù)，除此之外為滿足國六PN(Particulatenumber)捕集效率的要求，還需要GPF具備合適孔徑分布及孔徑大小；

因此，本發(fā)明通過調(diào)整原材料種類、級配，優(yōu)化燒結(jié)工藝，實(shí)現(xiàn)堇青石壁流式微粒捕集器壁面微孔可調(diào)，熱膨脹系數(shù)＜0.5*10^-6(RT-800℃),抗熱沖擊性達(dá)到700℃以上。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種微粒捕集器材料及利用其制備微粒捕集器的方法，通過引入堇青石粉顆粒及大粒徑硅微粉、球形硅微粉可實(shí)現(xiàn)對微粒捕集器孔徑大小及分布可調(diào)，能夠制備出具有蜂窩狀結(jié)構(gòu)、低熱膨脹系數(shù)、較好機(jī)械強(qiáng)度、較高的孔隙率以及合適的孔徑分布的堇青石燒結(jié)體。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種堇青石汽油機(jī)微粒捕集器，所述微粒捕集器的制備原料包括主料和輔料；