机动车尾气后处理系统及其过滤装置和制造方法制造方法及图纸

一种机动车尾气后处理系统及其过滤装置和制造方法，该机动车尾气后处理系统包括柴油氧化催化器和过滤装置，该过滤装置包括壳体和安装在所述壳体内的过滤体，包括PM过滤层，包括多孔金属管及其上卷绕的内层泡沫合金层，用于过滤所述机动车尾气中的PM；NOx还原层，包括卷绕在所述内层泡沫合金层上涂覆有选择性催化还原催化剂的外层泡沫合金层，所述外层泡沫合金层的孔径大于所述内层泡沫合金层，所述机动车尾气中的NOx和通过所述尾气排气管喷入的NH3在所述NOx还原层中发生选择性催化还原反应被还原为N2，并经过所述出气口排出。本发明专利技术还公开了该过滤装置的制造方法。

【技术实现步骤摘要】
机动车尾气后处理系统及其过滤装置和制造方法
本专利技术涉及机动车尾气处理方法及装置，特别是一种用于机动车(柴油车)尾气后处理系统的机动车尾气后处理系统及其选择性催化还原过滤装置和该装置的制造方法。
技术介绍
柴油发动机热效率高、燃油经济性好，在当前能源紧张和排放限制日益严格的形势下，优势更加明显。有关资料显示，我国机动车尾气排放污染中，柴油车占了氮氧化物(NOx)排放的68.1％，颗粒物(PM)的90％以上(参见中华人民共和国环境保护部，《中国机动车污染防治年报》，2013)，柴油车已成为我国机动车NOx和PM的主要排放者。因而，柴油车排放后处理技术得到大量研究并取得长足发展。一般综合考虑柴油车的发动机结构、设计、燃烧及标定情况，在柴油车加装尾气后处理装置，通过过滤、氧化或还原反应将尾气中的PM、碳氢化合物(HC)、一氧化碳(CO)以及NOx等主要污染物去除或转化成无害的水(H2O)、二氧化碳(CO2)及氮气(N2)，以满足日益严格的排放法规。如上所述，柴油车排放主要污染物是NOx和PM，而NOx和PM排放存在相互制约的关系(trade-off)，目前对NOx和PM的处理主要采取两条不同技术路线：一条是共轨(CR)+选择性催化还原(SCR)路线还原NOx，即柴油机通过机内燃烧改进，PM排放较低(已经达标)，而NOx排放则较高，此时需要采取SCR路线将NOx还原；另外一条是废气再循环(EGR)+柴油机颗粒过滤器DPF/CDPF路线，此时将部分排气通过废气再循环(EGR)方法EGR引回柴油机的气缸燃烧室，NOx排放较低(已经达标)，而PM排放较高，此时需要加装过滤装置去除PM。现有技术中柴油车后处理装置主要有以下几种：1)柴油氧化催化器(DOC)，主要用于氧化尾气中的CO、HC以及PM中的可溶性有机物(SOFs)，通常由陶瓷作为载体，在上面涂覆中间层(washcoat)，该中间层一般用三氧化二铝(γ-Al2O3)以提供较大比表面积，中间层中含有催化活性的贵金属，主要为铂(Pt)、钯(Pd)及铑(Rh)；2)柴油颗粒过滤器(DPF)，用于过滤PM，主要是陶瓷或金属作为载体，其大量的薄壁通道上具有细小的微孔(微米级)，尾气通过后PM被过滤下来，通过再生等方法使DPF持续工作，如申请号为“200510047699.8”，名称为“一种复合结构柴油车尾气微粒过滤-再生装置”的中国专利技术专利所公开的柴油车尾气微粒过滤再生装置，在对柴油车微粒进行有效过滤后，可在车载电源正常供电的情况下，实现智能化再生；3)选择性催化还原(SCR)，主要是向排气管中持续喷射尿素溶液，通过尿素水解产生的氨(NH3)与尾气中NOx在涂覆有催化剂的载体上发生选择性催化还原反应，将NOx还原为无害的N2，尾气得以净化，如申请号为“201010118454.0”，名称为“柴油车用储液罐加压式尿素溶液计量喷射系统”的中国专利技术专利公开的尿素溶液计量喷射系统，可集成到柴油车尾气后处理装置中对柴油车尾气予以净化。随着排放法规愈加严格，如北美的Tier2Bin5和欧V/VI实施，要求NOx和PM同时得到去除，典型的后处理系统为DOC+CDPF/DPF+SCR或者DOC+SCR+CDPF/DPF。此时，整个系统较复杂、成本高、体积大，给整车布置带来诸多不便；此外还存在DPF主动再生以及SCR尿素喷射温度等问题。与此同时，由于国内燃油等问题，部分发动机的NOx和PM排放均较高，也要求能将NOx和PM同时去除；还有一些发动机装配共轨+SCR系统，由于受到发动机性能和稳定性的制约，其PM排放仍然高于欧四/五标准，也需要将NOx与PM同时去除。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种用于净化柴油车尾气的机动车尾气后处理系统及其过滤装置和制造方法，能同时去除柴油车排放尾气中的NOx与PM，以解决现有技术中存在的上述问题。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种用于机动车尾气后处理系统的过滤装置，安装在机动车的尾气排气管上，能同时去除机动车尾气中的NOx和PM，包括：壳体，包括设置在所述壳体两端的进气口和出气口；过滤体，安装在所述壳体内，包括：PM过滤层，包括与所述壳体的中心同轴设置的多孔金属管，所述多孔金属管上卷绕有内层泡沫合金层(未涂覆催化剂)，所述机动车尾气经所述进气口通过所述多孔金属管导引并流经所述内层泡沫合金层后，所述机动车尾气中的PM得到过滤并经被动再生除去；NOx还原层，包括卷绕在所述内层泡沫合金层上的外层泡沫合金层，所述外层泡沫合金层上涂覆有催化剂，所述外层泡沫合金层的孔径大于所述内层泡沫合金层，所述机动车尾气中的NOx和通过所述尾气排气管喷入的NH3在所述NOx还原层中发生选择性催化还原反应被还原为N2，并经过所述出气口排出。上述的过滤装置，其中，所述多孔金属管包括：金属环，对应于所述进气口设置；金属端盖，对应于所述出气口设置；多条金属筋，所述多条金属筋的一端与所述金属环连接，所述多条金属筋的另一端与所述金属端盖的边缘连接，所述多条金属筋包括一组左旋螺旋筋和一组右旋螺旋筋，所述左旋螺旋筋和右旋螺旋筋分别交错连接为网格结构的圆管。上述的过滤装置，其中，还包括用于固定所述PM过滤层和NOx还原层的进气法兰和出气法兰，分别对应于所述进气口和出气口设置，所述多孔金属管通过所述金属环安装在所述进气法兰上，所述进气法兰对应于所述金属环设置有进气孔，所述多孔金属管通过所述金属端盖与所述出气法兰连接，所述出气法兰对应于所述金属端盖设置有安装孔。上述的过滤装置，其中，所述外层泡沫合金层外还包覆有网格状金属栅层，以固定并保持所述泡沫合金层卷绕泡沫的形状。上述的过滤装置，其中，所述进气法兰和/或所述出气法兰与所述内层泡沫合金层的端部及所述NOx还原层的端部之间，设置有与所述内层泡沫合金层的热膨胀系数相同的金属丝网衬垫。上述的过滤装置，其中，所述出气法兰设置有与所述出气口连通的出气通道，所述出气通道为设置在所述出气法兰的外缘上的凸台与所述壳体之间形成的缝隙。上述的过滤装置，其中，所述内层泡沫合金层的孔径为200-2000μm，所述外层泡沫合金层的孔径为1000-4000μm，。为了更好地实现上述目的，本专利技术还提供了一种机动车尾气后处理系统，包括柴油氧化催化剂和过滤装置，其中，所述柴油氧化催化器通过第一段排气管与发动机排气出口连接，所述过滤装置通过第二段排气管与所述柴油氧化催化器器连接，所述第二段排气管上设置有尿素喷嘴，所述过滤装置为上述的过滤装置。上述的机动车尾气后处理系统，其中，所述柴油氧化催化器器用于氧化去除机动车尾气中HC、CO和PM中的部分SOFs，并将所述机动车尾气中的NO氧化产生NO2，所述柴油氧化催化器器包括金属筒体和安装在所述金属筒体内陶瓷载体，所述陶瓷载体上涂覆有贵金属催化剂。上述的机动车尾气后处理系统，其中，所述陶瓷载体为全流式蜂窝状结构，所述金属筒体的两端安装有进气法兰和出气法兰。上述的机动车尾气后处理系统，其中，所述陶瓷载体和所述金属筒体之间设置有用于缓冲和密封的耐高温衬垫。上述的机动车尾气后处理系统，其中，还包括尿素喷射控制单元，所述尿素喷射控制单元分别与机动车的车载电子控制单元及安装在所述过滤装置入口处的温度传感器连接，通过所述车载电子控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于机动车尾气后处理系统的过滤装置，安装在机动车的尾气排气管上，其特征在于，能同时去除机动车尾气中的NOx和PM，包括：壳体，包括设置在所述壳体两端的进气口和出气口；以及过滤体，安装在所述壳体内，包括：PM过滤层，包括与所述壳体的中心线同轴设置的多孔金属管，所述多孔金属管上卷绕有内层泡沫合金层，所述机动车尾气经所述进气口通过所述多孔金属管导引并流经所述内层泡沫合金层后，所述机动车尾气中的PM得到过滤并经被动再生除去；以及NOx还原层，包括卷绕在所述内层泡沫层上的外层泡沫合金层，所述外层泡沫合金层上涂覆有选择性催化还原催化剂，所述外层泡沫合金层的孔径大于所述内层泡沫合金层，所述机动车尾气中的NOx和通过所述尾气排气管喷入的NH3在所述NOx还原层中发生选择性催化还原反应被还原为N2，并经过所述出气口排出。

【技术特征摘要】
1.一种用于机动车尾气后处理系统的过滤装置，安装在机动车的尾气排气管上，其特征在于，能同时去除机动车尾气中的NOx和PM，包括：壳体，包括设置在所述壳体两端的进气口和出气口；以及过滤体，安装在所述壳体内，包括：PM过滤层，包括与所述壳体的中心线同轴设置的多孔金属管，所述多孔金属管上卷绕有内层泡沫合金层，所述机动车尾气经所述进气口通过所述多孔金属管导引并流经所述内层泡沫合金层后，所述机动车尾气中的PM得到过滤并经被动再生除去；以及NOx还原层，包括卷绕在所述内层泡沫层上的外层泡沫合金层，所述外层泡沫合金层上涂覆有选择性催化还原催化剂，所述外层泡沫合金层的孔径大于所述内层泡沫合金层，所述机动车尾气中的NOx和通过所述尾气排气管喷入的NH3在所述NOx还原层中发生选择性催化还原反应被还原为N2，并经过所述出气口排出；其中，所述多孔金属管包括：金属环，对应于所述进气口设置；金属端盖，对应于所述出气口设置；多条金属筋，所述多条金属筋的一端与所述金属环连接，所述多条金属筋的另一端与所述金属端盖的边缘连接，所述多条金属筋包括一组左旋螺旋筋和一组右旋螺旋筋，所述左旋螺旋筋和右旋螺旋筋分别交错连接为网格结构的圆管。2.如权利要求1所述的过滤装置，其特征在于，还包括用于固定所述PM过滤层和NOx还原层的进气法兰和出气法兰，分别对应于所述进气口和出气口设置，所述多孔金属管通过所述金属环安装在所述进气法兰上，所述进气法兰对应于所述金属环设置有进气孔，所述多孔金属管通过所述金属端盖与所述出气法兰连接，所述出气法兰对应于所述金属端盖设置有安装孔。3.如权利要求1或2所述的过滤装置，其特征在于，所述外层泡沫合金层外还包覆有网格状金属栅层，以固定并保持所述外层泡沫合金层卷绕泡沫的形状。4.如权利要求3所述的过滤装置，其特征在于，所述进气法兰和/或所述出气法兰与所述内部泡沫合金层的端部及所述NOx还原层的端部之间，设置有与所述内层泡沫合金层的热膨胀系数相同的金属丝网衬垫。5.如权利要求2或4所述的过滤装置，其特征在于，所述出气法兰设...

【专利技术属性】
技术研发人员：李军，李廷民，张玉虎，河在鱼，刘新勇，王三霞，
申请(专利权)人：艾蓝腾新材料科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31