專利名稱：汽車排氣凈化消聲器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種汽車排氣凈化消聲器，更具體的說涉及一種采用發(fā)泡金屬作為消聲材料和催化劑載體材料的汽車排氣凈化消聲器。
背景技術：
發(fā)動機的尾氣和排氣噪聲所造成的環(huán)境污染的嚴重性是眾所周知的。對汽車排氣的機外凈化與排氣噪聲的控制，通常是采用凈化器與消聲器彼此獨立的分體結構，這種分體結構不僅造成發(fā)動機功率損失增加，還會增加安裝費和生產成本。
在現(xiàn)有的汽車尾氣凈化器中，催化劑載體材料為陶瓷和金屬兩類。與金屬載體相比，目前通用的蜂窩陶瓷載體存在著溫度較低(1400℃軟化)、元件壁較厚、預熱慢、排氣阻力較大等缺點。因此，各國都在進行金屬載體的開發(fā)。金屬載體壁厚僅為陶瓷載體的1/4，因而可降低排氣阻力。并使催化劑載體小型化成為可能；金屬載體的熱容量小，其預熱性能好，有利于電預熱催化劑實現(xiàn)HC的零排放措施的實施，另外還有溫度適應性好等優(yōu)點。而目前汽車尾氣催化轉化器中催化劑的金屬載體以金屬波紋網組合成的各種結構為主，其耐熱沖擊和機械沖擊性能較低，特別是高溫時抗氧化能力不足，影響了汽車尾氣催化轉化器使用壽命。另外，這種波紋網狀的金屬載體，其比表面積有限，吸附催化劑活性組分能力不足，限制了汽車尾氣催化轉化器凈化效率的進一步提高。
現(xiàn)有的汽車排氣消聲器系統(tǒng)通常以抗性消聲器為主，因為它是全金屬結構，結構簡單，能耐高溫、耐腐蝕、耐氣流沖擊，壽命長。但抗性消聲器的消聲頻帶較窄，在中、低頻消聲效果較好，高頻較差。為了彌補其高頻消聲效果差的缺陷，往往需要采用多級組合即多級消聲器或阻抗復合式消聲器等對高頻消聲效果較好的結構，來完成汽車排氣系統(tǒng)的消聲。這樣一方面增加了加工難度，另一方面也提高了消聲成本。
現(xiàn)有的吸聲材料一般采用能耐高溫、耐腐蝕的鋁絲氈、石棉繩氈等，再用能牢固予以固定的護面結構加以固定。這種消聲器耐沖刷、耐潮濕和耐塵的效果較差，使用壽命較短，同時消聲效果也較差，因此目前還未能在汽車領域得到普遍使用。

實用新型內容本實用新型提供一種能耐高溫、耐腐蝕、耐氣流沖擊，使用壽命長，交凈化尾氣性能和消聲性能好，同時結構簡單、加工簡便的一體式汽車排氣凈化消聲器。
本實用新型包括金屬外殼，外殼的兩端分別與進氣管和出氣管相連接，外殼內裝有凈化和消聲器件，所述器件心多孔材料為載體，該載體至少部分是發(fā)泡金屬材料，發(fā)泡金屬材料的發(fā)泡微孔的孔徑為50-1200微米，發(fā)泡金屬材料的孔隙率(多孔材料的空氣體積與材料總體積之比)為80-98％，發(fā)泡金屬材料表面附著有催化劑涂層。
所述的發(fā)泡金屬材料可以沿著與氣流方向垂直的方向分段設置，段與段之間留有空腔。發(fā)泡金屬材料也可以以單層或多層方式以與氣流方向平行的方向設置，各發(fā)泡金屬材料層之間及其與外殼內壁之間留有空腔。所述發(fā)泡金屬材料的厚度為10-40毫米，所述空腔的厚度為10-50毫米。
所述的發(fā)泡金屬材料包括發(fā)泡狀的鎳、鐵、銅、鋁、鈦及其合金。
所述的催化劑涂層組分包括金屬元素、稀土金屬及少量貴金屬，其中金屬元素包括鈣Ca、鋇Ba、鎂Mg、鋯Zr、鋅Zn、鋁Al中的一種或幾種；稀土金屬包括鈰Ce、鑭La、鐠Pr、釹Nu中的一種或幾種；貴金屬包括鈀Pb、鉑Pt、銠Rh、釕Ru中的一種或幾種。
所述催化劑涂層組分中還可加入γ-氧化鋁、氧化鋯、氧化鈰中的一種或幾種。
本實用新型結構簡單，加工簡便，使用壽命長。在較寬的頻率范圍內都具有良好消聲性能；且耐熱沖擊及機械沖擊，比表面積大，凈化效率高。

圖1是本實用新型汽車排氣凈化消聲器第一種實施方式的結構示意圖；圖2是本實用新型汽車排氣凈化消聲器第二種實施方式的結構示意圖；圖3是圖2的A向視圖；圖4是本實用新型汽車排氣凈化消聲器第三種實施方式的結構示意圖；圖5是本實用新型汽車排氣凈化消聲器第四種實施方式的結構示意圖；下面參照附圖結合實例對本實用新型作進一步詳細的說明具體實施方式
實施例一如圖1所示，包括金屬外殼2，外殼2的兩端分別與進氣管2和出氣管4相連接(進氣管和出氣管上可設緊固法蘭，圖未示)，外殼2內裝有發(fā)泡金屬材料3。發(fā)泡金屬材料的孔隙率可以在80-98％之間，孔徑可以在50-1200微米之間，發(fā)泡金屬材料表面附著有催化劑涂層。吸聲材料3分段(圖中為兩段，在實際使用中可以分為多段)沿著與氣流方向垂直的方向設置在金屬外殼2中，分段設置的吸聲材料3之間留有空腔。發(fā)泡金屬材料的厚度可以在10-40毫米之間，空腔的厚度可以在10-50毫米之間。
上述的發(fā)泡金屬材料可以包括鎳、鐵、鈦組成的單質金屬或者由上述金屬構成的合金。也可以為AB型合金，其中組份A為鎳、鐵、鈦中的一種，其含量占55-95％(重量百分比)，組份B為鉻、鋁、鈷、鉬、鋅中的一種或幾種，其含量占5-45％(重量百分比)。
附著在發(fā)泡金屬表面的催化劑涂層組分包括金屬元素、稀土金屬及少量貴金屬，其中金屬元素包括鈣Ca、鋇Ba、鎂Mg、鋯Zr、鋅Zn、鋁Al中的一種或幾種；稀土金屬包括鈰Ce、鑭La、鐠Pr、釹Nu中的一種或幾種；貴金屬包括鈀Pb、鉑Pt、銠Rh、釕Ru中的一種或幾種。
所述催化劑涂層組分中還可加入γ-氧化鋁、氧化鋯、氧化鈰中的一種或幾種。
發(fā)泡金屬材料孔徑大小對整個尾氣凈化的性能影響很大，當孔徑為50～1200微米時，轉化效果較好，當孔徑為400～800微米時，其轉化效果最優(yōu)，同時發(fā)泡金屬材料孔徑大小對吸聲性能有著很大的影響。其吸聲系數(shù)隨著孔徑的增加呈現(xiàn)一個從低到高先上升，再從高到低下降的趨勢，在200-1200之間時能夠取得最佳吸聲效果。同時，發(fā)泡金屬材料在高頻部分的吸聲效果要好于低頻部分。
因些，通過在吸聲材料3之間留有空腔，以及合理的增加材料的厚度的方式來提高消聲器的吸聲性能，尤其是在低頻部分的吸聲性能?？涨豢陀^上也可以起到增加材料厚度的作用，這相當于延長了毛細管的有效長度，由此可以減少材料的用量，降低了成本。同時還可以改善材料的吸聲性能，尤其是低頻部分的吸聲性能。研究證明，當發(fā)泡金屬材料的厚度在10-40毫米之間，空腔的厚度在10-50毫米之間時，就能夠有效的提高吸聲效果，特別是低頻部分的吸聲效果，使得本實用新型在一個寬廣的頻率范圍內都能夠獲得良好的吸聲效果。
發(fā)泡金屬材料的孔隙率對于材料附著催化劑載體的比表面積、凈化性能、吸聲性能和氣流阻力也有較大的影響，但是，如果把材料的孔隙率提高到98％以上時，不僅在技術方面目前還比較困難，而且不經濟，并且還會影響材料的機械強度，降低它的抗沖刷能力。因此把發(fā)泡金屬材料的孔隙率限定為80-98％是個最佳的范圍。
實施例二如圖2和圖3所示的，發(fā)泡金屬材料采用沿著與氣流方向平行的方向設置等方式，在發(fā)泡金屬材料制成的吸聲材料3的中間以及吸聲材料3與金屬外殼2之間也可以形成氣流通道。這樣的話，對發(fā)動機的排氣阻力更小，但吸聲效果稍有下降。如此設置的發(fā)泡金屬材料3的數(shù)量可以為一層或者多層。各發(fā)泡金屬材料層之間及其與外殼內壁之間留有空腔。發(fā)泡金屬材料的最佳厚度在10-40毫米之間，空腔的最佳厚度在10-50毫米之間。
實施例三如圖4所示，在金屬外殼2內，前半段采用發(fā)泡金屬3作為消聲材料，后半段采用金屬波紋網5作為催化劑的金屬載體，其余和實施例一相同。
實施例四如圖5所示，在金屬外殼2內，采用發(fā)泡金屬3和附著有催化劑的金屬波紋網球5分段間隔設置，每段間設有間隔6，其余和實施例一相同。
采用本實用新型尾氣凈化消聲器的上述各實施例用于普通轎車進行檢測，尾氣凈化效果和消除噪聲性能均優(yōu)于國家規(guī)定的標準。
上述實施例只是體現(xiàn)本實用新型基本思路的優(yōu)選方案，本技術領域的普通技術人員對其中的某些部分所可能做出的一些變動均體現(xiàn)了本實用新型的原理，屬于本實用新型的保護范圍之內。
權利要求1.一種汽車排氣凈化消聲器，包括金屬外殼，此外殼的兩端分別與進氣管和出氣管相連接，所述外殼內裝有凈化和消聲器件，所述器件以多孔材料為載體，其特征在于所述載體至少部分是發(fā)泡金屬材料，該發(fā)泡金屬材料的發(fā)泡微孔的孔徑為50-1200微米，孔隙率為80-98％。
2.根據(jù)權利要求1所述的汽車排氣凈化消聲器，其特征在于所述的發(fā)泡金屬材料沿著與氣流方向垂直的方向分段設置，段與段之間留有空腔。
3.根據(jù)權利要求2所述的汽車排氣凈化消聲器，其特征在于所述發(fā)泡金屬材料的厚度為10-40毫米，所述空腔的厚度為10-50毫米。
4.根據(jù)權利要求2所述的汽車排氣凈化消聲器，其特征在于各段的發(fā)泡金屬材料可以分別具有不同的孔徑或孔隙率。
5.根據(jù)權利要求1所述的汽車排氣凈化消聲器，其特征在于所述的發(fā)泡金屬材料以單層或多層方式以與氣流方向平行的方向設置，各發(fā)泡金屬材料層之間及其與外殼內壁之間留有空腔。
6.根據(jù)權利要求5所述的汽車排氣凈化消聲器，其特征在于所述發(fā)泡金屬材料的厚度為10-40毫米，所述空腔的厚度為10-50毫米。
7.根據(jù)權利要求1所述的汽車排氣凈化消聲器，其特征在于所述的發(fā)泡金屬材料為由鎳、鐵、鈦組成的單質金屬或合金。
8.根據(jù)權利要求1所述的汽車排氣凈化消聲器，其特征在于所述的發(fā)泡金屬材料為AB型合金，其中組份A為鎳、鐵、鈦中的一種，其含量占55-95wt％，組份B為鉻、鋁、鈷、鉬、鋅中的一種或幾種，其含量占5-45wt％。
9.根據(jù)權利要求1或7或8所述的汽車排氣凈化消聲器，其特征在于所述發(fā)泡金屬材料表面附著有催化劑涂層，該催化劑涂層的組分包括金屬元素、稀土金屬及少量貴金屬。
10.根據(jù)權利要求1或7或8所述的汽車排氣凈化消聲器，其特征在于所述催化劑涂層中金屬元素包括鈣Ca、鋇Ba、鎂Mg、鋯Zr、鋅Zn、鋁Al中的一種或幾種；稀土金屬包括鈰Ce、鑭La、鐠Pr、釹Nu中的一種或幾種；貴金屬包括鈀Pb、鉑Pt、銠Rh、釕Ru中的一種或幾種。
11.根據(jù)權利要求1或7或8所述的汽車排氣凈化消聲器，其特征在于所述催化劑涂層中還可加入γ-氧化鋁、氧化鋯、氧化鈰中的一種或幾種。
專利摘要本實用新型涉及一種汽車排氣凈化消聲器，包括金屬外殼，外殼的兩端分別與進氣管和出氣管相連接，外殼內裝有凈化消聲材料，凈化消聲材料由發(fā)泡金屬材料構成，發(fā)泡微孔的孔徑為50－1200微米，孔隙率為80－98％，該發(fā)泡金屬材料表面附著有催化劑涂層。這種排氣消聲器結構簡單、加工簡便、成本低廉，能耐高溫、耐腐蝕、耐氣流沖擊，使用壽命長。
文檔編號F01N3/10GK2665367SQ200320125349
公開日2004年12月22日 申請日期2003年12月26日 優(yōu)先權日2003年12月26日
發(fā)明者李春波, 成宏偉 申請人:比亞迪股份有限公司