專利名稱：一種汽車尾氣光催化減排裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及一種汽車尾氣減排裝置，特別涉及一種汽車尾氣光催化減排裝置。
背景技術(shù)：
目前，汽車尾氣凈化裝置主要集中在渦輪增壓技術(shù)，這樣可以減少部分污染物排放。其他技術(shù)則集中在催化劑開發(fā)，以成型的三元催化轉(zhuǎn)化器為主。三元催化轉(zhuǎn)化器只有在空燃比達(dá)到14.7 (α = 1)很小的范圍內(nèi)，才能做到轉(zhuǎn)換效率最高，同時(shí)壽命最長。而且貴金屬催化劑價(jià)格昂貴，主要用于催化轉(zhuǎn)化NOx。同時(shí)，三元催化劑一般采用蜂窩狀成型載體，容易粘附尾氣中的細(xì)微顆粒，造成堵塞，影響催化凈化的效果。因此，考慮到汽車尾氣污染物的成分復(fù)雜，而且氣相、微粒等共存，適宜采用不同方式來分別控制。本裝置在現(xiàn)有汽車排氣管的基礎(chǔ)上，增加泡沫陶瓷、紫外光催化擋板和部分循環(huán)管道，即可以實(shí)現(xiàn)不同污染物的控制，操作簡單，具有很大的應(yīng)用潛力。目前公開的專利主要有
1、大連理工大學(xué)的石川等人發(fā)明的一種同時(shí)脫除汽車尾氣中氮氧化物和一氧化碳的催化劑，專利號(hào)200610200688，該專利以制備催化劑為主要發(fā)明點(diǎn)，以Ag和Co協(xié)同效應(yīng)負(fù)載在催化劑上實(shí)現(xiàn)污染物⑶，N0，和HC的去除，脫除效果受溫度影響較大。2、廣州市的張學(xué)華發(fā)明的實(shí)用新型專利一種汽車尾氣凈化裝置，專利號(hào) 00228511，該專利以水作為凈化液，使汽車尾氣經(jīng)過潤洗后排放，可以有效去除顆粒物但對(duì)于CO，NOx等污染物卻幾乎沒有效果。3、吉林省的馮寶華發(fā)明的使用新型專利一種汽車尾氣凈化裝置，專利號(hào) 86210554，該專利以溴水作為氧化劑，汽車尾氣中的S02，NOx, CO等被氧化后再經(jīng)過活性炭吸附層，實(shí)現(xiàn)污染物的去除。污染物去除率30%-90%，但是氧化劑和活性炭需要經(jīng)常更換，而且吸附后的活性炭不易處理。4、廣東省東莞市的羅偉周發(fā)明的實(shí)用新型專利一種汽車尾氣凈化裝置，專利號(hào) 200920000907，其和專利號(hào)002285112相似，該專利是以冷氣水進(jìn)水作為過濾液，去除顆粒物，對(duì)氣相污染物沒有效果。5、遼寧省大連市的任雪華發(fā)明的一種尾氣催化劑以及尾氣催化轉(zhuǎn)換器，專利號(hào) 200910133395，該專利以蜂窩狀物質(zhì)載體為催化轉(zhuǎn)換器基底，利用不同物質(zhì)浸漬得到催化劑的多層負(fù)載。催化劑制備過程較復(fù)雜。在同一容器中實(shí)現(xiàn)顆粒物過濾和污染物去除，去除效果易受到顆粒物沉積影響。綜上所述，目前的汽車尾氣凈化裝置均存在在使用時(shí)使催化劑效果受溫度影響較大，易發(fā)生顆粒物堵塞而導(dǎo)致催化劑老化，從而影響汽車尾氣凈化裝置的使用壽命，即普遍存在使用壽命短等問題，因此迫切需要尋求一種性能可靠、價(jià)格適中、適用面廣而且使用壽命長的尾氣凈化裝置。本裝置就是基于這些理念而研發(fā)制作的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的為了解決上述的問題而提出了一種汽車尾氣光催化減排裝置。由于化石燃料燃燒給環(huán)境帶來巨大的危害，在環(huán)境壓力下人們開始尋求污染物減排措施，汽車尾氣減排是一個(gè)重要的內(nèi)容。汽車尾氣減排中一個(gè)重要方面就是CO2的排放控制，因?yàn)樗瞧囄矚獾闹饕煞?，另外還有微粒、C0、HC (氣態(tài)有機(jī)物)等污染物控制?？紤]到汽車體積較小，自身重量太大會(huì)影響行駛性能，因此，本發(fā)明利用簡單的改造將CO2和多種污染物進(jìn)行同時(shí)控制，極大地改善汽車等移動(dòng)源污染物排放的狀況。本發(fā)明的技術(shù)方案
在已有的汽車尾氣凈化裝置中，常見的就是單污染物控制技術(shù)，如渦輪增壓、臭氧氧化、貴金屬催化劑催化等，這些裝置對(duì)于同時(shí)處理的其他污染物往往沒有效果甚至本身性能受到影響而削減。本發(fā)明采取多種方法進(jìn)行有機(jī)組合，每一個(gè)環(huán)節(jié)是對(duì)前一環(huán)節(jié)的深化， 前一環(huán)節(jié)對(duì)后一環(huán)節(jié)起到預(yù)處理的作用。從發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過程和燃燒后階段同時(shí)控制，提高不同處理方式的轉(zhuǎn)化效率。一種汽車尾氣光催化減排裝置，包括汽缸、擋板及安裝其上的紫外光源組成的光催化反應(yīng)段、尾氣排氣管、陶瓷過濾器、和排氣管循環(huán)旁路；
所述的汽缸包括進(jìn)氣管及排氣口，汽缸的排氣口與尾氣排氣管相連，在尾氣排氣管的前端距汽缸的排氣口 0. 1 0. 3m處設(shè)有泡沫陶瓷過濾器，在泡沫陶瓷過濾器后面0. 1 0. 3m處按等間距設(shè)置5 10個(gè)光催化反應(yīng)段，相鄰兩個(gè)光催化反應(yīng)段的距離約70 150mm，所述的尾氣排氣管的末端為尾氣排放口，在尾氣排放口前的排氣管上設(shè)有一排氣管循環(huán)旁路，該排氣管循環(huán)旁路的另一端與發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣管相連；
所述的泡沫陶瓷過濾器的過濾具有一定的耐溫耐腐蝕性和良好強(qiáng)度的硅酸鹽過濾體， 平均孔徑為10 μ m,孔隙率約70% ；
所述的光催化反應(yīng)段的擋板為扇形板，通過圓弧段兩端與排氣管的管壁加裝鉚釘連接，在擋板背向氣體流向的一側(cè)安裝5 20W的紫外燈管，燈管呈“M”形，選擇M形是考慮到擋板的形狀、大小，增大燈管可利用空間，同時(shí)便于固定燈管。在不同位置放置卡箍用以固定燈管，卡箍通過螺絲釘固定在擋板上；所述的擋板的高度為排氣管直徑的1/2 2/3倍； 所述的擋板及燈管的連接及安裝方式不限于上述表述，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到的其他連接方式均在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。安裝有光催化反應(yīng)段的尾氣排氣管內(nèi)壁安裝有光催化反應(yīng)段的尾氣排氣管內(nèi)壁及尾氣排氣管內(nèi)的光催化反應(yīng)段的各個(gè)擋板的迎向氣體流向一側(cè)均涂覆光催化劑納米二氧化鈦或碳摻雜納米二氧化鈦。上述的一種汽車尾氣光催化減排裝置，在優(yōu)選的實(shí)施例中，還包括渦輪室、增壓器，所述的渦輪室在汽缸進(jìn)氣口，增壓器在渦輪室內(nèi)。上述的一種汽車尾氣光催化減排裝置的工作路線如下
由柴油車汽缸的進(jìn)氣管進(jìn)入的空氣經(jīng)壓縮后進(jìn)入汽缸燃燒，空氣經(jīng)燃燒后的尾部煙氣從汽缸經(jīng)汽缸的排氣口排出，再經(jīng)過泡沫陶瓷過濾器濾去煙炱等顆粒物后，再經(jīng)由光催化反應(yīng)段進(jìn)行光催化反應(yīng)，在光催化反應(yīng)段的紫外光照射下，尾氣排氣管內(nèi)壁的催化劑受激發(fā)產(chǎn)生電子空穴對(duì)，電子空穴對(duì)遷移到催化劑表面，與尾部煙氣中的水和過量的氧氣發(fā)生作用，將尾部煙氣中的C02、CO、H2O等物質(zhì)催化還原為甲醇等有機(jī)物質(zhì)；部分尾部煙氣經(jīng)由循環(huán)支路管道3返回，并與進(jìn)氣口 2的空氣匯合進(jìn)入燃燒室作為汽缸燃燒所需氣體的一部分，另一部分尾部煙氣經(jīng)由尾氣排放口排入大氣，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。其作用的機(jī)理如下
權(quán)利要求
1.一種汽車尾氣光催化減排裝置，包括汽缸、尾氣排放口、尾氣排氣管，其特征在于還包括泡沫陶瓷過濾器、光催化反應(yīng)段、排氣管循環(huán)旁路；所述的汽缸包括進(jìn)氣管及排氣口，汽缸的排氣口與尾氣排氣管相連，在尾氣排氣管的前端距汽缸的排氣口 0. 1 0. 3m處設(shè)有泡沫陶瓷過濾器，在泡沫陶瓷過濾器后面0. 1 0. 3m處，按等間距設(shè)置5 10個(gè)光催化反應(yīng)段，相鄰兩個(gè)光催化反應(yīng)段的距離約100mm，所述的尾氣排氣管的末端為尾氣排放口，在尾氣排放口前的尾氣排氣管上設(shè)有一排氣管循環(huán)旁路，該排氣管循環(huán)旁路的另一端與汽缸的進(jìn)氣管相連；所述的光催化反應(yīng)段包括擋板及安裝在其上的紫外光源，所述的紫外光源安裝在擋板順氣體流向一側(cè)；安裝有光催化反應(yīng)段的尾氣排氣管的內(nèi)壁及尾氣排氣管內(nèi)的光催化反應(yīng)段的各個(gè)擋板的迎向氣體流向一側(cè)均涂覆有光催化劑納米二氧化鈦或碳摻雜納米二氧化鈦。
2.如權(quán)利要求1所述的一種汽車尾氣光催化減排裝置，其特征在于還包括渦輪室和增壓器，渦輪室在汽缸進(jìn)氣口，增壓器在渦輪室內(nèi)部。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種汽車尾氣光催化減排裝置，其特征在于所述的泡沫陶瓷過濾器為硅酸鹽過濾體，平均孔徑為10 μ m，孔隙率約70%。
4.如權(quán)利要求1或2所述的一種汽車尾氣光催化減排裝置，其特征在于所述的擋板優(yōu)選為扇形板，通過圓弧段兩端與排氣管的管壁加裝鉚釘連接，且所述的擋板的高度為排氣管直徑的1/2 2/3倍。
5.如權(quán)利要求1或2所述的一種汽車尾氣光催化減排裝置，其特征在于所述的紫外光源為紫外燈管，其安裝在擋板背向氣體流向的一側(cè)，在不同位置放置卡箍用以固定燈管，卡箍通過螺絲釘固定在擋板上。
6.如權(quán)利要求5所述的所述的一種汽車尾氣光催化減排裝置，其特征在于所述的紫外燈管為5 20W。
7.如權(quán)利要求6所述的一種汽車尾氣光催化減排裝置，其特征在于所述的紫外燈管呈 “M” 形。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種汽車尾氣光催化減排裝置，包括汽缸、尾氣排放口、尾氣排氣管、泡沫陶瓷過濾器、光催化反應(yīng)段和排氣管循環(huán)旁路。泡沫陶瓷過濾器、光催化反應(yīng)段設(shè)在尾氣排氣管內(nèi)，汽車尾氣經(jīng)泡沫陶瓷過濾器進(jìn)行“預(yù)處理”，然后經(jīng)過光催化反應(yīng)段，紫外光激發(fā)涂覆在排氣管道內(nèi)壁上的催化劑，將尾氣中的CO2、CO、HC等催化還原為甲醇等物質(zhì)。最后經(jīng)過光催化還原的尾氣部分排放，部分再經(jīng)排氣管循環(huán)旁路循環(huán)至汽缸進(jìn)氣口，作為汽缸進(jìn)氣的一部分，這部分循環(huán)氣體因含有甲醇等成分可起助燃作用。本發(fā)明的汽車尾氣污染物控制裝置不僅使用壽命長，可達(dá)到節(jié)能減排的目的，另外，其結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低。
文檔編號(hào)F01N3/035GK102162388SQ20111010587
公開日2011年8月24日 申請(qǐng)日期2011年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月27日
發(fā)明者任建興, 何平, 劉倩雁, 吳強(qiáng), 吳江, 孟帥琦, 張?zhí)?, 張艷艷, 潘衛(wèi)國, 趙栩瑩, 陳潔鶴 申請(qǐng)人:上海電力學(xué)院