一种微细通道截面渐变的发动机催化转化器载体制造技术

本实用新型专利技术涉及一种微细通道截面渐变的发动机催化转化器载体。该载体置于扩张管道后的壳体内，其微细通道以载体横截面圆心为中心径向分布，载体的中心微细通道形态为正多边形或圆形，通流面积不小于3mm2，沿径向方向从里到外分布通流面积渐扩的多边形或扇环微细通道，直至载体外边缘。微细通道平行于中心轴并沿中心通道四周均匀分布，在以载体横截面中心为圆心的同一个同心圆上的各微细通道截面形态、大小及布置相同，且在径向截面上关于中心对称。当气流流经该载体时，载体中心区域与边缘区域的气流流速趋于均匀分布，流动性能好，载体温度分布也比较均匀，可避免热应力集中，从而提高了发动机尾气转化效率和催化转换器使用寿命。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种微细通道截面渐变的发动机催化转化器载体，属于发动机排气系统领域，具体是一种微细通道的通流面积沿径向方向从中心到外缘逐渐增大的发动机催化转化器载体。
技术介绍
随着科学技术的进步，汽车工业得到了快速发展，而尾气排放量也随之大幅增加，造成了极大的空气污染。与此同时，人们的环保意识逐步增强，并且法律对汽车尾气排放也提出了越来越高的要求，因此，国内外针对处理发动机尾气的催化转化器的研究也越来越多。发动机催化转化器设计时需要考虑催化剂的使用效率及气流在催化转化器中的流动特性两个重要因素。实际中，催化剂均匀涂抹在载体上，当气流流经载体时发生催化反应，产生无害的气体排放到大气中，因此催化剂能否得到高效利用使得催化剂载体的研究设计显得极为重要。现有的发动机催化剂载体一般都为等通流面积的规则三角形、四边形、五边形或六边形等多边形蜂窝型结构。这种结构具有一定的通隙比，能保证气流与载体有较好的接触程度。然而，气流流经此结构时往往会造成气流流速分布不均匀，其中中心区域气流速度快且温度高，而边缘气流速度慢且温度低。由于流速分布不均匀，加速了中心区域催化剂的老化，而边缘区域催化剂却得不到合理利用，导致催化剂利用率低并降低了催化效果。同时，流速分布不均导致载体径向温度梯度较大，使载体横向产生了较大的热应力，更加缩短了使用寿命。针对以上情况，现有研究人员提出了几种解决方案:一是采用多载体安放，在相邻载体之间余留一段缓冲区，使得气流速度趋于同步；二是将载体的头部和尾部做成凸型，使得载体中心区域的径向长度大于边缘区域的径向长度，以降低管道中心区域的气流流速，来获得较好的流动分布均匀性。尽管上述方法具有一定的可行性，然而却增加了排气阻力和排气背压，且不利于发动机的动力性能。鉴于以上不足，现提出一种稳定的，具有更好的流动分布均匀性，便于加工制造且造价便宜、节省材料的载体形式。
技术实现思路
本技术旨在解决发动机尾气流经载体时中心区域温度高及气流速度快而载体边界区域温度低及气流流速较慢，以致中心区域催化剂加速老化而边缘载体上催化剂利用率低以及载体横截面产生较大热应力而缩短载体使用寿命的问题。为解决上述问题，本技术的具体技术方案如下：该载体置于发动机催化转化器的扩张管道后的壳体内，其特征在于：各微细通道以载体横截面圆心为中心径向分布，载体的中心微细通道形态为正多边形或圆形，通流面积不小于3mm2，沿径向方向从里到外分布通流面积渐扩的多边形或扇环微细通道，直至载体外边缘。载体的气流通道为若干不同形态，所述微细通道的通流面积在背离中心轴的径向方向上逐步增大。所述载体的微细通道可制成三角形、四边形、五边形、六边形等其他多边形及各种异型形态，其通流面积从中心轴径向向四周逐渐增大的过程中，各种通道为渐变的四边形、五边形等多种形态。所述载体其特征在于：该载体的微细通道平行于中心轴并沿中心通道四周均匀分布且在径向截面上关于中心对称，以保证气流流速分布均匀及较小的滞止压力而不影响发动机效率。所述载体其特征在于：载体上涂覆一层约0.6~3mm的催化剂活性层，以充分保证催化剂的催化作用。由于流经载体中心和边缘区域的气流流速差相对较大，为了更好的保证气流速度的均匀性，该载体中心微细通道的通流面积在3~4mm2间，与之相邻微细通道的通流面积差在0.2~0.4mm2之间。在保证气流分布均匀性的同时，该布置也保证了一定的通隙比，从而保证尾气与催化剂有足够的接触面积并降低了气流阻力。进一步，为保证尾气能很好的流经载体而充分发生催化作用并对载体不产生较大侧压力，所述载体的微细通道的通流面积不小于3mm2。总体而言，本技术所述载体置于发动机催化转化器的扩张管道后的壳体内，其中心为一个正多边形或者圆形的微细通道，在中心微细通道四周均匀分布多种形态的微细通道，在以载体横截面中心为圆心的同一个同心圆上的各微细通道截面形态、大小及布置相同，但其微细通道的横截面积大于中心微细通道并向载体边界逐步增大；最终，在径向方向载体微细通道的通流面积由中心轴向边缘逐步增大，使得气流流经载体时，气流速度梯度在背离中心轴方向上逐步减小，以致载体中心区域的气流流速与载体边缘的气流流速趋于相同，从而获得较好的气流流动均匀性；这样既充分利用了载体边缘的催化剂，又减缓了中心区域催化剂的老化，也不会因温度分布不均而使载体横截面产生热应力而降低载体的使用寿命；同时，这种载体结构也降低了发动机的排气阻力，减小了对发动机动力性能的影响。附图说明图1是本技术同心扇环微细通道的结构示意图；图2是本技术四边形微细通道的结构示意图；图3是本技术同心扇环微细通道的轴测图。具体实施方式现将列举两种本技术的实施方案并结合附图来进行示例性描述。尽管本技术结合实施方案进行描述，但本技术的气流微细通道形态、大小及布置方式不受所诉方案的限制。本技术所述的是一种微细通道截面渐变的发动机催化转化器载体，其设置于发动机催化转化器扩张管后的壳体内。下面结合附图对本技术做进一步详细说明：如图1所示，为本技术的实施例1，其主要由微细通道1、2、3和壳体4组成。中心区域微细通道1的通流面积最小且在3~4mm2之间，使得气流能顺利通过载体通道且对载体壁不产生较大侧压，载体边缘微细通道3的通流面积最大；其中，中心通道1比分布其周围的微细通道通道2的通流面积小0.2~0.4mm2，相邻微细通道的通流面积差均在0.2~0.4mm2之间并且以此规律在截面径向方向上逐渐增大；这主要是中心区域和边缘区域的气流速度差相对较大，此设计有利于得到速度较均匀的气流分布。该载体的微细通道以载体横截面圆心为中心径向分布，通流面积沿径向方向从里到外逐步增大，直至载体边缘，而且微细通道平行于中心轴并向中心通道四周均匀分布且在径向截面上关于中心对称，以保证较小的滞止压力。该载体中心区域的微细通道为圆形，之后由中心向四周散发微细通道面积渐扩的渐变扇环，以合理利用载体的有效部位，保证一定的通隙比，并增加气流与载体的接触面积。该载体的壁厚在0.8~1mm之间，在载体壁面上涂覆具有催化剂活性涂层，涂层厚度在0.6~3mm之间。如图2所示，为本技术的实施例2，其基本结构形式及布置与实施例1相似，主要由微细通道5、6、7和壳体8组成。中心微细通道为通流面积在3~4mm2之间的圆形通道，其四周为沿径向发散且通流面积逐步增大的等腰梯形或五边形通道；各个微细通道以载体横截面中心径向散发且通流面积逐步增大，直至载体边缘，而且微细通道平行于中心轴并向中心通道四周均匀分布，在径向截面上关于中心对称，与此同时，在以载体横截面中心为圆心的同一个同心圆上的各微细通道截面形态大小及布置相同；同时，载体壁厚在0.8~1mm之间，其上涂覆0.6~3mm厚的催化剂活性涂层。上述两种方案，当气流流经发动机催化转换器载体时，位于中心区域的气流由于载体中心区域微细通道截面积较小，流动阻力增大，气流速度迅速降低，而流向载体边缘的气流由于微细通道通流面积增大，流动阻力减小，流速加快，从而改善气流流速分布的均匀性，降低了中心区域老化速度，并提高边缘区域催化剂利用率，还避免了载体内因温度分布不均而导致其横截面产生热应力的问题，提高了使用寿命并减小了对发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微细通道截面渐变的发动机催化转化器载体，该载体置于催化转化器扩张管道后的壳体内，其特征在于：各微细通道以载体横截面圆心为中心径向分布，载体的中心微细通道形态为正多边形或圆形，通流面积不小于3mm2，沿径向方向从里到外分布通流面积渐扩的多边形或扇环微细通道，直至载体外边缘。

【技术特征摘要】
1.一种微细通道截面渐变的发动机催化转化器载体，该载体置于催化转化器扩张管道后的壳体内，其特征在于：各微细通道以载体横截面圆心为中心径向分布，载体的中心微细通道形态为正多边形或圆形，通流面积不小于3mm2，沿径向方向从里到外分布通流面积渐扩的多边形或扇环微细通道，直至载体外边缘。2.根据权利要求1所述的一种微细通道截面渐变的发动机催化转化器载体，其特征在于：该载体的微细通道...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建平，胡胜，龚曙光，曹尉南，夏小霞，周国强，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：新型
国别省市：湖南;43