一种将柴油机黑烟颗粒过滤装置前置的办法的制作方法

1.本发明涉及到柴油机工作过程中产生的黑烟颗粒和有害气体的过滤和净化，特别是涉及一种将柴油机黑烟颗粒过滤装置安装在柴油机排气系统中其他净化装置前面的办法。


背景技术：

2.柴油机工作时，由于其工作原理属于压燃式及柴油的化学组成成分，柴油与空气的混合物在燃烧后会产生未完全燃烧的残留物即黑烟颗粒以及产生碳氢化合物(hc)、氮氧化合物(no)、一氧化碳(co)，针对上述污染物，目前世界上采用的方法是用dpf(黑烟颗粒过滤器)来拦截过滤柴油机尾气中的黑烟颗粒，用doc来净化柴油机尾气中的氮氧化合物(no)和一氧化碳(co)。
3.氧化型催化转化器简称doc(diesel oxidation catalyst)，是安装在发动机排气管路中，通过氧化反应，将发动机排气中一氧化碳(co)和碳氢化合物(hc)转化成无害的水(h2o)和二氧化碳(co2)的装置。氧化型催化转化器通常需要二次空气喷射装置配合工作，提供氧化反应所需的氧气，用来降低排气中一氧化碳(co)和碳氢化合物(hc)的排放量。
4.车用柴油机加装氧化型催化器，以铂(pt)、钯(pd)等贵金属作为催化剂，主要降低微粒排放中的sof的含量从而降低pm的排放。同时可以有效减少排气中的hc，co。氧化催化器可以除去90％的sof，从而使pm排放减少40％～50％。其对hc和co的处理效率可以分别达到88％，68％。催化氧化技术对脱除柴油机排放微粒中的可溶性有机成分(sof)具有良好的效果，即在柴油机排气系统增设催化转化器，sof在铂、铑和钯等贵金属催化剂或稀土催化剂等的作用下发生氧化反应转化为co2和h2o而除去，通常其脱除效率可达80％。同时还可除去尾气中的hc和co等有害物质。
5.但该技术脱除碳颗粒物的效果比较差，并且催化剂有将排气中的so2催化转化为so3而生成硫酸盐颗粒的趋向，尤其是温度较高时硫酸盐生成速率增大，从而使颗粒物排放总量减少甚微。并且硫化物的存在还易使催化剂中毒劣化。所以柴油机颗粒催化氧化技术一般适用于含硫量较低的柴油燃料。doc对pm的捕捉效果不如微粒过滤器，但是由于碳氢化合物的点火温度较低(在170℃下就可再生)，所以doc不需昂贵的再生系统，投资费用较低。
6.柴油颗粒过滤器(dpf)是安装在柴油车排气系统中，通过过滤来降低排气中颗粒物(pm)的装置。dpf通过表面和内部混合的过滤装置捕捉颗粒，例如扩散沉淀、惯性沉淀或者线性拦截，能够有效地净化排气中70％～90％的颗粒，是净化柴油机颗粒物最有效、最直接的方法之一，已在国际上实现了商品化。为满足欧vi或美国2010排放法规，柴油机排气后处理系统将会更加复杂，需要将柴油氧化催化器(doc)、柴油颗粒过滤器(dpf)、选择性催化还原器(scr)等集成为一体来控制柴油机排放。
7.柴油颗粒过滤器(dpf)主要有颗粒过滤器空、颗粒过滤器满和颗粒过滤器还原等3个工作过程。在颗粒过滤器空的工作状态下，由于dpf内部没有任何存量的颗粒堵塞，废气流动阻力非常低，不会影响发动机的正常工作(如油耗、动力)等。随着炭烟颗粒的不断生
成，dpf内部捕集到的炭烟颗粒逐渐增多，导致废气排气阻力升高，发动机的油耗和动力受到排气背压的增加而影响。发动机控制单元通过废气压力传感器监测dpf内部的压力，当发动机控制单元监测到dpf内部压力达到一定值时，废气便很难排出，极大地限制了发动机的动力性和燃油经济性，此时发动机控制单元控制自行进行炭烟颗粒的清洁还原工作，将集聚在dpf内部的炭烟颗粒通过高温燃烧掉，实现dpf的再生。
8.柴油机scr尾气后处理selective catalytic reduction，简称scr，该技术原理是利用还原剂在催化剂的作用下，在富氧的环境内将氮氧化物选择性还原生成氮气和水。其基本工作原理就是通过优化柴油发动机缸内燃烧过程，使燃烧废气中的一氧化碳(co)、碳氢化合物(hc)及颗粒(pm)等排放物得到有效控制并达到法规的要求，最后对发动机排出尾气中含量较高的氮氧化物(nox)再利用专门的车载后处理系统进行处理，以满足法规要求。在后处理过程中，定量给料单元会根据发动机电控单元给出的指令精确地将与发动机运行工况相匹配的尿素量喷入排气管，尿素分解出的氨与氮氧化物在催化器中经过催化还原反应最后生成无害的氮气(n2)和水(h2o)。据测定，scr尾气后处理系统对氮氧化物的转化率通常能达到60％以上。
9.目前世界上流行的组合方式为doc dpf scr，即柴油机排气的混合物(有害气体加黑烟颗粒)首先经过doc的催化过后再经dpf过滤黑烟颗粒，再经scr进行选择性还原，以期达到排出较为清洁无毒无害的气体。但是，doc工作一段时间后其涂覆有催化剂的载体表面附着一层黑烟颗粒，而这一层黑烟颗粒将doc的涂覆有催化剂的载体表面与排气气流形成了隔绝层，涂覆有催化剂的载体表面无法继续与有毒气体接触，进行后期的催化反应，从而降低了doc的工作效率，甚至当黑烟颗粒继续累积后堵塞doc的气流通道，造成柴油机排气背压的升高，影响柴油机的正常工作。


技术实现要素：

10.本发明提供一种将柴油机黑烟颗粒过滤装置前置的办法，旨在解决doc dpf scr的不足，该技术通过将一种将柴油机黑烟颗粒过滤装置前置的办法，即dpf(及其他黑烟颗粒过滤装置) doc scr，其原理是柴油机排气污染物首先经过dpf及其他黑烟颗粒过滤装置，过滤掉排气污染物中的黑烟颗粒，此时的排气污染物中黑烟颗粒含量较少。此时含有少量黑烟颗粒的排气污染物再经doc进行催化反应，再经scr进行选择性还原性反应。由于dpf及其他黑烟颗粒过滤装置在doc和scr之前，经过doc和scr的排气污染物中黑烟颗粒的含量较少，由此来延长doc和scr的最佳工作状态的时间，保障doc和scr工作效率，延长doc和scr的使用寿命。
具体实施方式
11.下面对本发明实施例和对比例中的技术方案、方法进行完整清楚的描述，所描述的实施例和对比例是本发明的一部分的实施例和对比例而不是全部的实施例和对比例。基于本发明实施例和对比例，本领域普通的技术人员在没有做出创造性的劳动的前提下所获得的其他实施例和对比例都属于本发明的保护范围。
12.实施例1
13.将一套dpf doc scr的组合安装在一部五十铃4jb1的柴油机排气系统中，柴油机
排气污染物首先经过dpf的黑烟颗粒过滤，再经doc和scr进行催化反应和选择性还原。该柴油机工作5000小时后发现，dpf中拦截了大量的黑烟颗粒，doc和scr的载体表面及排气通道只有极为少量的黑烟颗粒，经此系统过滤、催化反应和选择性还原后的排气中的所有污染物(黑烟颗粒、hc、co、no)均已达到中国环境保护协会gb36886-2018中的相关标准。
14.对比例1
15.将一套dpf doc scr的组合和一套doc dpf scr的组合分别安装在同一部五十铃4jb1的柴油机排气系统中，根据中国环境保护协会gb36886-2018中的相关标准进行检测，dpf doc scr的组合检测结果为：的值为0.12，hc/10-6
的值为20，co/％的值为0.02，no/10-6
的值为89；doc dpf scr的组合检测结果为的值为0.11，hc/10-6
的值为23，co/％的值为0.03，no/10-6
的值为81。
16.在相同的工况下，上述五十铃4jb1的柴油机经过工作5000小时后来分别检测经过上述两个组合过滤、催化反应和选择还原后排气污染物中的各项指标(黑烟颗粒、hc、co、no)。dpf doc scr的组合检测结果为的值为0.12，hc/10-6
的值为21，co/％的值为0.02，no/10-6
的值为90；doc dpf scr的组合检测结果为的值为0.12，hc/10-6
的值为950，co/％的值为3.02，no/10-6
的值为780。由此得出的结论是dpf doc scr的组合在经过工作5000个小时后doc和scr的催化反应和选择还原的性能未发生质的变化，doc dpf scr的组合由于doc催化剂载体表面附着黑烟颗粒层，而这些黑烟颗粒层隔绝了催化剂载体表面与排气污染物的接触，无法进行有效的催化反应，即未经催化反应的排气气流，经dpf和scr直接排出，所以排气气流中的hc/10-6
的值，co/％的值，no/10-6
的值在直线上升。也就是说，因为doc dpf scr的组合在工作过程中doc的催化载体表面被黑烟颗粒层覆盖之后doc的催化反应的效率受到极大的影响，从而影响了doc在整个排气系统中的作用。
17.需要特别说明的是，上述实施例和对比例中所提到的两个组合中用到的dpf、doc、scr是同一件，只是在运用过程之中改变了它们的排列顺序。由此得出的结论是本发明所采用的将黑烟颗粒过滤装置前置于doc、scr的的办法能够有效的提高doc、scr的工作效率，能有效的保障doc、scr的最佳工作状态。需要特别说明的是本发明用的将黑烟颗粒过滤装置前置于doc、scr的的办法中的黑烟颗粒过滤装置不仅包括dpf，只要是黑烟颗粒过滤装置都可采用该办法。