柴油機尾氣過濾器及蜂窩載體的塗覆工藝的製作方法
2023-05-02 14:31:41
本發明涉及一種柴油機尾氣過濾器及蜂窩載體的塗覆工藝，用於汽車尾氣淨化。屬於汽車設備技術領域。
背景技術：
目前，普通的汽車柴油機尾氣過濾器，其排放的汙染物中含有碳煙顆粒物(pm)、烴類(hc)、co和nox等。因為尾氣中o2含量較高，故hc和co排放量較少，一般只有汽油機的1/10，nox排放量與汽油機大致相同，而pm的排放量約為汽油機的幾十倍，因此現有的柴油機尾氣過濾器不能有效過濾碳煙顆粒物，這樣排放的尾氣會有大量黑煙，造成環境汙染。
現有的蜂窩載體塗覆工藝為，在陶瓷載體底部向上噴射塗覆漿料，此種工藝的缺陷在於：漿料呈水狀，不僅塗覆難度大，而且塗覆漿料不能與載體充分結合，塗覆後的陶瓷載體不美觀，並且過濾效果差。
技術實現要素：
本發明的目的在於克服上述不足，提供了一種柴油機尾氣過濾器及蜂窩載體的塗覆工藝，此柴油機尾氣過濾器及蜂窩載體的塗覆工藝在過濾汽車尾氣中的co、hc、nox有害氣體的同時也能過濾碳煙顆粒，並在高溫下碳煙顆粒會逐步燃燒而氧化，依靠柴油車自身溫度實現陶瓷蜂窩載體的再生；塗覆工藝不僅塗覆均勻，並且塗覆的漿料與陶瓷載體能充分結合，使得陶瓷載體的過濾效果好。
本發明的目的是這樣實現的：
一種柴油機尾氣過濾器，包括過濾箱，其特點是：所述過濾箱的內表面塗覆有二氧化矽隔熱塗層，所述柴油機尾氣過濾器及蜂窩載體的塗覆工藝還包括氧化型催化器和陶瓷蜂窩載體，所述氧化型催化器和陶瓷蜂窩載體沿氣流依次設置在過濾箱內，所述氧化型催化器和陶瓷蜂窩載體的外表面均設置有隔熱減震層，所述陶瓷蜂窩載體與過濾箱的內壁相對應，且陶瓷蜂窩載體沿軸線方向密布有氣孔，所述氣孔的一端為開口，另一端設置有封堵面，所述封堵面和開口間隔布置，所述相鄰兩個氣孔設置有隔壁，隔壁上開有呈蜂窩狀的微孔，隔壁上塗覆有催化劑塗層。
本發明一種柴油機尾氣過濾器，其氣孔的孔數為600孔/平方英寸。
本發明一種柴油機尾氣過濾器，其隔壁的厚度為0.13~0.14mm。
本發明一種柴油機尾氣過濾器，其隔熱減震層由金屬絲網和陶瓷纖維布組成，金屬絲網設置在陶瓷纖維布上，金屬絲網與過濾箱內壁接觸，陶瓷纖維布與氧化型催化器和陶瓷蜂窩載體接觸。
本發明一種柴油機尾氣過濾器，其金屬絲網為不鏽鋼絲網或純銅網，絲徑0.12mm~0.25mm，孔徑0.2mm~0.42mm。
本發明的蜂窩載體的塗覆工藝，其特點是：所述塗覆工藝包括以下步驟：
步驟一、配料，首先將活性氧化鋁和鉑、銠、鈀貴金屬溶液混合12小時，得到重量百分數30-70%的混合溶液，然後配入重量百分數25-60%的稀土，再加入重量百分數1-5%的活性組分（分子篩）、重量百分數1-5%的高分子樹脂溶液、重量百分數1-5%的的鋁膠、重量百分數1-5%的稀土硝酸鹽，攪拌6小時成膠狀；其中稀土為氯化物除氧材料；活性組分為高氣孔率的分子篩；高分子樹脂溶液為聚乙烯醇溶液，其水跟物料比為1：20；
步驟二、取漿料，通過計算蜂窩陶瓷載體隔壁的面積，進而計算所需的步驟一中膠狀的混合液的重量，然後用容器取出定量的膠狀混合液；
步驟三、塗覆，將蜂窩陶瓷載體置於一個吸力裝置的上方，吸力裝置與蜂窩陶瓷載體的底部緊貼，將步驟三的得到的漿料倒在蜂窩陶瓷載體的頂面，呈膠狀的漿料不具備流動性，位於蜂窩陶瓷載體的表面，此時打開吸力裝置，在吸力裝置的作用下，膠狀的漿料沿著蜂窩陶瓷載體的隔壁從頂面被吸往底面；
步驟四、燒制，將步驟四得到的蜂窩陶瓷載體置於550℃的爐窯燒制3-5小時。
與現有技術相比，本發明的有益效果是：
本發明一種柴油機尾氣過濾器及蜂窩載體的塗覆工藝，在氧化型催化器的作用下尾氣中的有害成分hc、co和碳煙顆粒物（pm）中的有機物進入氧化型催化器進行一級過濾，在催化劑作用下被氧化成co2和水，no則被氧化成還原性能更強的no2，然後在陶瓷蜂窩載體的作用下，廢氣中的碳煙顆粒將被過濾捕捉在隔壁上，並在高溫條件催化劑塗層的作用下，碳煙顆粒會逐步燃燒而氧化，依靠柴油車自身溫度實現陶瓷蜂窩載體的再生，進一步提高了尾氣淨化效果；配料中加入了作為粘合劑的聚乙烯醇溶液和作為吸附劑的鋁膠，因此攪拌後的混合液呈膠狀，並配合步驟三中的吸力裝置，可以使得漿料從陶瓷載體的頂面開始塗覆，與現有的從陶瓷載體底部開始塗覆水狀漿料的工藝相比，本發明漿料塗覆均勻，塗覆的漿料與陶瓷載體能充分結合，使得陶瓷載體的過濾效果好。
附圖說明
圖1為本發明一種柴油機尾氣過濾器的結構示意圖。
圖2為本發明的陶瓷蜂窩載體的截面示意圖。
圖3為本發明的陶瓷蜂窩載體的部分軸向截面圖。
圖4為本發明的陶瓷蜂窩載體的隔壁的結構示意圖。
圖中：
過濾箱1，
氧化型催化器2，
陶瓷蜂窩載體3，
氣孔3.1，
封堵面3.2，
隔壁3.3，
微孔3.4，
催化劑塗層3.5
開口3.6，
尾氣進口4，
尾氣出口5，
尾氣6，
隔熱減震層7。
具體實施方式
參見圖1-4，本發明涉及一種柴油機尾氣過濾器，它包括過濾箱1、氧化型催化器2和陶瓷蜂窩載體3，過濾箱1的左端為尾氣進口4，右端為尾氣出口5，所述氧化型催化器2和陶瓷蜂窩載體3設置在過濾箱1內，陶瓷蜂窩載體3靠近尾氣進口4處，氧化型催化器2靠近尾氣出口5處，所述過濾箱1呈圓管形，所述陶瓷蜂窩載體3與過濾箱1的內壁相對應，且陶瓷蜂窩載體3沿軸線方向密布有氣孔3.1，所述氣孔3.1的一端為開口3.6，另一端設置有封堵面3.2，所述封堵面3.2和開口3.6間隔布置，所述相鄰兩個氣孔3.1設置有隔壁3.3，隔壁3.3上開有呈蜂窩狀的微孔3.4，隔壁3.3上塗覆有催化劑塗層3.5。
所述過濾箱1的內表面塗覆有二氧化矽隔熱塗層，使柴油過濾器具有隔熱作用，可提高柴油過濾器內溫度，改善催化劑效果。
所述氧化型催化器2和陶瓷蜂窩載體3的外表面均設置有隔熱減震層7，使氧化型催化器2和陶瓷蜂窩載體3與過濾箱1的內壁為彈性接觸，可以減少熱脹冷縮對氧化型催化器2和陶瓷蜂窩載體3機械性能的影響，隔熱減震層7分別在氧化型催化器和微粒過濾器的兩端頭折邊，將隔熱減震層7分別固定在氧化型催化器2和陶瓷蜂窩載體3上，隔熱減震層7由金屬絲網和陶瓷纖維布組成，金屬絲網設置在陶瓷纖維布上，金屬絲網與過濾箱1內壁接觸，陶瓷纖維布與氧化型催化器2和陶瓷蜂窩載體3接觸，金屬絲網為不鏽鋼絲網或純銅網，絲徑0.12mm~0.25mm，孔徑0.2mm~0.42mm。陶瓷纖維布上塗覆有成分為al2o3:35%~45%，sio2:44%~54%，zro2:0%~15%，導熱係數：600℃時約0.08w/mk，厚度0.5mm~4mm。
其中，氣孔3.1的孔數為600孔/平方英寸，隔壁3.3的厚度為0.13~0.14mm。
本發明的蜂窩載體的塗覆工藝包括以下步驟：
步驟一、配料，首先將活性氧化鋁和鉑、銠、鈀貴金屬溶液混合12小時，得到重量百分數30-70%的混合溶液，然後配入重量百分數25-60%的稀土，再加入重量百分數1-5%的活性組分（分子篩）、重量百分數1-5%的高分子樹脂溶液、重量百分數1-5%的的鋁膠、重量百分數1-5%的稀土硝酸鹽，攪拌6小時成膠狀；其中稀土為氯化物除氧材料；活性組分為高氣孔率的分子篩；高分子樹脂溶液為聚乙烯醇溶液，其水跟物料比為1：20。
步驟二、取漿料，通過計算蜂窩陶瓷載體隔壁的面積，進而計算所需的步驟一中膠狀的混合液的重量，然後用容器取出定量的膠狀混合液。
步驟三、塗覆，將蜂窩陶瓷載體置於一個吸力裝置的上方，吸力裝置與蜂窩陶瓷載體的底部緊貼，將步驟三的得到的漿料倒在蜂窩陶瓷載體的頂面，呈膠狀的漿料不具備流動性，位於蜂窩陶瓷載體的表面，此時打開吸力裝置，在吸力裝置的作用下，膠狀的漿料沿著蜂窩陶瓷載體的隔壁從頂面被吸往底面。
步驟四、燒制，將步驟四得到的蜂窩陶瓷載體置於550℃的爐窯燒制3-5小時。
步驟一中，加入了作為粘合劑的聚乙烯醇溶液和作為吸附劑的鋁膠，因此攪拌後的混合液呈膠狀，並配合步驟三中的吸力裝置，可以使得漿料從陶瓷載體的頂面開始塗覆，與現有的從陶瓷載體底部開始塗覆水狀漿料的工藝相比，本發明漿料塗覆均勻，塗覆的漿料與陶瓷載體能充分結合，使得陶瓷載體的過濾效果好。
工作原理：本柴油機尾氣過濾器與排氣筒連接，當發動機工作時，發動機排出的尾氣通過進入柴油機尾氣過濾器，尾氣中的有害成分hc、co和碳煙顆粒物（pm）中的有機物進入氧化型催化器2進行一級過濾，在催化劑作用下被氧化成co2和水，no則被氧化成還原性能更強的no2，從氧化型催化器2排除的尾氣經尾氣進口4進入陶瓷蜂窩載體3進行二級過濾，尾氣從氣孔3.1的開口3.6進入，由於氣孔3.1在一端是開口3.6，而在另一端則是封堵面3.2，因此廢氣會通過帶有微孔3.4的隔壁3.3，然後從相鄰氣孔3.1的開口3.6排出，由於碳煙顆粒的直徑較微孔3.4大，因此廢氣中的碳煙顆粒將被過濾捕捉在隔壁3.3上，氣流則從微孔3.4穿過。
所述催化劑塗層3.5含有貴金屬的活性稀土，主要成份有pt、pd、rh、al2o3、ce、la、zr、cu、mn，柴油燃燒的廢氣（主要為co、hc、nox等有害氣體）穿過微孔3.4時，塗覆在隔壁3.3上的催化劑塗層3.5將增強co、hc、nox三種氣體的活性，促使其進行一定的氧化-還原化學反應，其中co在高溫下氧化成無色無毒的二氧化碳氣體，hc化合物在高溫下分解成水（h2o）和二氧化碳，nox還原成氮氣和氧氣。
當柴油機排氣溫度達到375攝氏度時，在催化劑塗層3.5的作用下，隔壁3.3上的碳煙顆粒會逐步燃燒而氧化，碳煙顆粒的淨化率約達到85%以上，當反應溫度達到500攝氏度時催化劑和碳煙顆粒反應從而完全燃燒掉（催化燃燒），此時碳煙顆粒的淨化率可達90%以上。