一种微细通道渐变的多载体发动机催化转化器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种微细通道渐变的多载体发动机催化转化器，其中，载体4的微细通道的通流面积在横截面径向方向从里到外逐步增大，载体7的微细通道的形态和大小相同；载体4要长于载体7，且两段载体之间留有3~8mm的间隙。当尾气流进催化转化器后，先经过载体4使气流流速趋于均匀，之后进入间隙发生混合并进一步改善气流分布，最后进入载体7再次进行催化作用。本实用新型专利技术改善了尾气气流分布的均匀性，使载体中心区域催化剂不至于加速老化，延长了催化转化器的使用寿命，提高了边缘催化剂的利用率，而且不会产生较大的横向热应力。另外，尾气在载体4和载体7上各进行一次催化作用，整体上提高了流经催化转化器尾气的催化转化效果。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种微细通道渐变的多载体发动机催化转化器，属于发动机排气系统领域，具体是一种由多段不同结构载体组合成的发动机催化转化器。
技术介绍
随着科学技术的进步，汽车工业得到了快速发展，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。发动机催化转化器在设计时，主要考虑两方面的因素：一是催化剂的利用率即催化效果；二是尾气在催化转化器中的流动特性即气流流速分布和压力特性。其中，气流流速分布不均匀，将直接使载体内催化剂的利用率降低，从而降低催化效果。目前，大多数发动机催化转化器都选用一种微细通道为等通流面积的三角形、四边形、五边形或六边形等多边形蜂窝型结构的载体。这种载体结构具有一定的通隙比，能保证气流与载体具有一定的接触程度，然而，气流流经此载体时，往往导致气流流速分布不均匀，使载体中心区域气流速度快且温度高，而载体边缘气流速度慢且温度低。气流速度分布不均匀，一方面加速了催化转化器中载体中心区域催化剂的老化，另一方面却使载体边缘区域的催化剂得不到合理利用而降低了催化剂利用率。同时，气流流速分布不均将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，缩短了催化转化器的使用寿命。针对以上情况，现有研究人员提出了几种解决方案:一是在发动机催化转化器中采用多段载体轴向排布，在相邻载体之间余留一段缓冲区，使得气流速度趋于同步；二是将发动机催化转化器中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，然而不能获得分布较均匀的气流流速，也不能提高发动机催化转化器的催化效果，反而增加了排气阻力和排气背压，且不利于发动机的动力性能。对此，本技术提出一种稳定的，能改善气流流动特性并提高催化效果的发动机催化转化器。
技术实现思路
为了解决发动机尾气流经催化转化器时，使载体中心区域气流流速快及温度高，而载体边缘区域气流流速慢及温度低，以致中心区域催化剂加速老化而载体边缘催化剂利用率低及载体横截面产生较大热应力，缩短催化转化器使用寿命的问题，本技术提供了一种微细通道渐变的多载体发动机催化转化器。本技术所采用的技术方案是：一种处理发动机尾气的催化转化器，其特征在于：在催化转化器壳体内至少分布着两段不同结构的载体，其中，靠近进气口的载体的微细通道截面形态渐变，且通流面积在载体横截面的径向方向从里到外逐步增大，外层通道截面积依次比其相邻的内层通道截面积大0.2~0.4mm2，而靠近排气口的载体，其微细通道在横截面上的形态和大小完全相同。各段载体轴向排布且各段载体之间留有3~8mm的间隙，该间隙对流进的尾气进行缓冲和混合，从而使气流流速较均匀分布地进入下一段载体。进一步，为了解决气流流速分布不均匀的问题，在上述基础上，本技术采用了一种微细通道渐变的催化剂载体，其为靠近催化转化器进气口的第一段载体；该载体的微细通道在径向截面上关于中心对称且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，当尾气流经此段载体后，气流将分布较均匀。进一步，为了解决催化效果不高的问题，本技术采用了一种微细通道的形态大小相同且其通流面积较小的催化剂载体，其为靠近催化转化器排气口的最末段；该载体的微细通道在径向截面上关于中心对称，靠近排气口的载体微细通道的截面形态可为相同的正六边形、三角形、四边形及五边形结构，且载体的通流面积大小在3~4mm2之间；经前段载体后，气流流速较均匀的尾气，在此段载体中将获得更加充分的催化，从而提高催化转化器的催化效果。进一步，为改善气流的流动特性，本技术中所述各段载体的长度有所不同；该催化转化器内的载体沿轴向排布且靠近进气口位置的载体的长度大于靠近排气口位置的载体长度；其中，靠近进气口的载体最长，靠近排气口的载体长度相对较短；整体上，该法降低了进口压力，并对尾气进行了一或多次补充性催化，保证了较好的催化效果。进一步，位于进气口和排气口两载体之间的载体，其在结构形式上微细通道的形态大小可相同也可渐变，且其长度比排气口载体的长度可长可短。进一步，所述几种载体的微细通道均平行于催化剂载体的中心轴，使尾气在载体中直线流动，以避免较大的滞止压力，从而影响发动机的动力性能。经上述技术方案，本技术与现有技术相比所具有的优势是：当尾气流经靠近发动机催化转化器进气口的第一段微细通道渐变的载体后，尾气变为较均匀分布的气流，从而改善了载体中心区域易老化、边缘区域催化剂利用率低、易产生较大横向热应力的问题，并且气流流进时的进口压力不大；与此同时，载体对尾气进行了第一次催化作用；虽然经过第一段载体后，气流速度分布相对较均匀，但还是有一定的速度差且存在大量尾气还未得到充分催化作用，因而，在间隙区域，中心区域气流向四周扩散使气流充分混合并再一次改善流速分布的均匀性；最后，尾气流经靠近排气口的载体，在此进行再次补充性催化作用；本技术不仅提高了发动机催化转化器的催化效率，也延长了它的使用寿命。附图说明图1是本技术的催化转化器整体结构示意图；图2是本技术靠近进气口位置载体的渐变微细通道结构示意图；图3是本技术靠近排气口位置载体的相同微细通道结构示意图。具体实施方式现将列举一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述方案的限制。下面结合附图对技术做进一步详细说明：本技术所述为一种微细通道渐变的多载体发动机催化转化器，如图1所示为其整体示意图，1为扩张管，2为金属外壳，3为夹层外套，4为微细通道渐变并涂覆催化剂涂层的载体，5为绝热夹层，6为夹层内套及衬垫，7为微细通道相同并涂覆催化剂涂层的载体，8为收缩管。本技术的关键在于：发动机催化转化器采用多载体且载体轴向排布，其中靠近进气口的载体4为一种微细通道渐变并涂覆催化剂涂层的载体，而靠近排气口的载体7是一种微细通道相同并涂覆催化剂涂层的载体。参见图2，载体4的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；其中，微细通道的通流面积在径向上向载体边缘逐步增大，其最小面积不小于3mm2；当气流流经该载体时，流经中心区域的气流速度会逐步减慢，靠近边缘区域的气流流速会加快，使得流经催化剂载体的中心区域与边缘区域的气流流速趋于均匀分布，以改善中心区域催化剂加速老化而边缘区域催化剂利用率低的问题，与此同时，改善了载体上温度分布的均匀性，避免产生较大的横向热应力，提高了使用寿命。参见图3，载体7的微细通道平行于中心轴且在径向截面上关于中心对称分布，但是，其各个通道截面均为相同的正六边形且其通流面积在3~4mm2之间；当流经前段载体后，所获得的均匀分布的尾气流经该载体时，由于通流面积相对较小，尾气与载体上的催化剂进行充分接触，提高了催化转化器的催化效果。本方案中，载体4的长度大于载体7的长度；当尾气流进催化转化器后，先通过长度较长的载体4，尾气在较长的通道内充分改善其流动分布均匀性；之后，尾气本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微细通道渐变的多载体发动机催化转化器，其特征在于：在催化转化器壳体内至少分布着两段不同结构的载体，其中，靠近进气口的载体的微细通道截面形态渐变，且通流面积在载体横截面的径向方向从里到外逐步增大，外层通道截面积依次比其相邻的内层通道截面积大0.2~0.4mm2，而靠近排气口的载体，其微细通道在横截面上的形态和大小完全相同。

【技术特征摘要】
1.一种微细通道渐变的多载体发动机催化转化器，其特征在于：在催化转化器壳体内至少分布着两段不同结构的载体，其中，靠近进气口的载体的微细通道截面形态渐变，且通流面积在载体横截面的径向方向从里到外逐步增大，外层通道截面积依次比其相邻的内层通道截面积大0.2~0.4mm2，而靠近排气口的载体，其微细通道在横截面上的形态和大小完全相同。2.根据权利要求1所述的一种微细通道渐变的多载体发动机催化转化器，其特征在...

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