本實(shí)用新型涉及一種微細(xì)通道漸變的多載體發(fā)動(dòng)機(jī)催化轉(zhuǎn)化器，屬于發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)領(lǐng)域，具體是一種由多段不同結(jié)構(gòu)載體組合成的發(fā)動(dòng)機(jī)催化轉(zhuǎn)化器。

背景技術(shù)：

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，汽車(chē)工業(yè)得到了快速發(fā)展，尾氣排放量也隨之大幅增加，造成了極大的空氣污染。與此同時(shí)，人們的環(huán)保意識(shí)逐步增強(qiáng)，并且法律對(duì)汽車(chē)尾氣排放也提出了越來(lái)越高的要求，因此，國(guó)內(nèi)外針對(duì)處理發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣的催化轉(zhuǎn)化器的研究也越來(lái)越多。

發(fā)動(dòng)機(jī)催化轉(zhuǎn)化器在設(shè)計(jì)時(shí)，主要考慮兩方面的因素：一是催化劑的利用率即催化效果；二是尾氣在催化轉(zhuǎn)化器中的流動(dòng)特性即氣流流速分布和壓力特性。其中，氣流流速分布不均勻，將直接使載體內(nèi)催化劑的利用率降低，從而降低催化效果。

目前，大多數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)催化轉(zhuǎn)化器都選用一種微細(xì)通道為等通流面積的三角形、四邊形、五邊形或六邊形等多邊形蜂窩型結(jié)構(gòu)的載體。這種載體結(jié)構(gòu)具有一定的通隙比，能保證氣流與載體具有一定的接觸程度，然而，氣流流經(jīng)此載體時(shí)，往往導(dǎo)致氣流流速分布不均勻，使載體中心區(qū)域氣流速度快且溫度高，而載體邊緣氣流速度慢且溫度低。氣流速度分布不均勻，一方面加速了催化轉(zhuǎn)化器中載體中心區(qū)域催化劑的老化，另一方面卻使載體邊緣區(qū)域的催化劑得不到合理利用而降低了催化劑利用率。同時(shí)，氣流流速分布不均將導(dǎo)致載體徑向溫度梯度較大，使載體橫向產(chǎn)生了較大的熱應(yīng)力，縮短了催化轉(zhuǎn)化器的使用壽命。

針對(duì)以上情況，現(xiàn)有研究人員提出了幾種解決方案:一是在發(fā)動(dòng)機(jī)催化轉(zhuǎn)化器中采用多段載體軸向排布，在相鄰載體之間余留一段緩沖區(qū)，使得氣流速度趨于同步；二是將發(fā)動(dòng)機(jī)催化轉(zhuǎn)化器中載體的頭部和尾部做成凸型，使得載體中心區(qū)域的徑向長(zhǎng)度大于邊緣區(qū)域的徑向長(zhǎng)度，以降低管道中心區(qū)域的氣流流速，來(lái)獲得較好的流動(dòng)分布均勻性。

盡管上述方法具有一定的可行性，然而不能獲得分布較均勻的氣流流速，也不能提高發(fā)動(dòng)機(jī)催化轉(zhuǎn)化器的催化效果，反而增加了排氣阻力和排氣背壓，且不利于發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性能。對(duì)此，本實(shí)用新型提出一種穩(wěn)定的，能改善氣流流動(dòng)特性并提高催化效果的發(fā)動(dòng)機(jī)催化轉(zhuǎn)化器。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣流經(jīng)催化轉(zhuǎn)化器時(shí)，使載體中心區(qū)域氣流流速快及溫度高，而載體邊緣區(qū)域氣流流速慢及溫度低，以致中心區(qū)域催化劑加速老化而載體邊緣催化劑利用率低及載體橫截面產(chǎn)生較大熱應(yīng)力，縮短催化轉(zhuǎn)化器使用壽命的問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種微細(xì)通道漸變的多載體發(fā)動(dòng)機(jī)催化轉(zhuǎn)化器。

本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是：

一種處理發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣的催化轉(zhuǎn)化器，其特征在于：在催化轉(zhuǎn)化器殼體內(nèi)至少分布著兩段不同結(jié)構(gòu)的載體，其中，靠近進(jìn)氣口的載體的微細(xì)通道截面形態(tài)漸變，且通流面積在載體橫截面的徑向方向從里到外逐步增大，外層通道截面積依次比其相鄰的內(nèi)層通道截面積大0.2~0.4mm²，而靠近排氣口的載體，其微細(xì)通道在橫截面上的形態(tài)和大小完全相同。各段載體軸向排布且各段載體之間留有3~8mm的間隙，該間隙對(duì)流進(jìn)的尾氣進(jìn)行緩沖和混合，從而使氣流流速較均勻分布地進(jìn)入下一段載體。

進(jìn)一步，為了解決氣流流速分布不均勻的問(wèn)題，在上述基礎(chǔ)上，本實(shí)用新型采用了一種微細(xì)通道漸變的催化劑載體，其為靠近催化轉(zhuǎn)化器進(jìn)氣口的第一段載體；該載體的微細(xì)通道在徑向截面上關(guān)于中心對(duì)稱(chēng)且微細(xì)通道的通流面積在背離中心軸的徑向方向上逐步增大，當(dāng)尾氣流經(jīng)此段載體后，氣流將分布較均勻。

進(jìn)一步，為了解決催化效果不高的問(wèn)題，本實(shí)用新型采用了一種微細(xì)通道的形態(tài)大小相同且其通流面積較小的催化劑載體，其為靠近催化轉(zhuǎn)化器排氣口的最末段；該載體的微細(xì)通道在徑向截面上關(guān)于中心對(duì)稱(chēng)，靠近排氣口的載體微細(xì)通道的截面形態(tài)可為相同的正六邊形、三角形、四邊形及五邊形結(jié)構(gòu)，且載體的通流面積大小在3~4mm²之間；經(jīng)前段載體后，氣流流速較均勻的尾氣，在此段載體中將獲得更加充分的催化，從而提高催化轉(zhuǎn)化器的催化效果。

進(jìn)一步，為改善氣流的流動(dòng)特性，本實(shí)用新型中所述各段載體的長(zhǎng)度有所不同；該催化轉(zhuǎn)化器內(nèi)的載體沿軸向排布且靠近進(jìn)氣口位置的載體的長(zhǎng)度大于靠近排氣口位置的載體長(zhǎng)度；其中，靠近進(jìn)氣口的載體最長(zhǎng)，靠近排氣口的載體長(zhǎng)度相對(duì)較短；整體上，該法降低了進(jìn)口壓力，并對(duì)尾氣進(jìn)行了一或多次補(bǔ)充性催化，保證了較好的催化效果。

進(jìn)一步，位于進(jìn)氣口和排氣口兩載體之間的載體，其在結(jié)構(gòu)形式上微細(xì)通道的形態(tài)大小可相同也可漸變，且其長(zhǎng)度比排氣口載體的長(zhǎng)度可長(zhǎng)可短。

進(jìn)一步，所述幾種載體的微細(xì)通道均平行于催化劑載體的中心軸，使尾氣在載體中直線流動(dòng)，以避免較大的滯止壓力，從而影響發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性能。

經(jīng)上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比所具有的優(yōu)勢(shì)是：當(dāng)尾氣流經(jīng)靠近發(fā)動(dòng)機(jī)催化轉(zhuǎn)化器進(jìn)氣口的第一段微細(xì)通道漸變的載體后，尾氣變?yōu)檩^均勻分布的氣流，從而改善了載體中心區(qū)域易老化、邊緣區(qū)域催化劑利用率低、易產(chǎn)生較大橫向熱應(yīng)力的問(wèn)題，并且氣流流進(jìn)時(shí)的進(jìn)口壓力不大；與此同時(shí)，載體對(duì)尾氣進(jìn)行了第一次催化作用；雖然經(jīng)過(guò)第一段載體后，氣流速度分布相對(duì)較均勻，但還是有一定的速度差且存在大量尾氣還未得到充分催化作用，因而，在間隙區(qū)域，中心區(qū)域氣流向四周擴(kuò)散使氣流充分混合并再一次改善流速分布的均勻性；最后，尾氣流經(jīng)靠近排氣口的載體，在此進(jìn)行再次補(bǔ)充性催化作用；本實(shí)用新型不僅提高了發(fā)動(dòng)機(jī)催化轉(zhuǎn)化器的催化效率，也延長(zhǎng)了它的使用壽命。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型的催化轉(zhuǎn)化器整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型靠近進(jìn)氣口位置載體的漸變微細(xì)通道結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實(shí)用新型靠近排氣口位置載體的相同微細(xì)通道結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)將列舉一種本實(shí)用新型的實(shí)施方案并結(jié)合附圖來(lái)進(jìn)行示例性描述。盡管本實(shí)用新型結(jié)合實(shí)施方案進(jìn)行描述，但本實(shí)用新型的氣流微細(xì)通道形態(tài)、大小及布置方式不受所述方案的限制。

下面結(jié)合附圖對(duì)實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明：

本實(shí)用新型所述為一種微細(xì)通道漸變的多載體發(fā)動(dòng)機(jī)催化轉(zhuǎn)化器，如圖1所示為其整體示意圖，1為擴(kuò)張管，2為金屬外殼，3為夾層外套，4為微細(xì)通道漸變并涂覆催化劑涂層的載體，5為絕熱夾層，6為夾層內(nèi)套及襯墊，7為微細(xì)通道相同并涂覆催化劑涂層的載體，8為收縮管。

本實(shí)用新型的關(guān)鍵在于：發(fā)動(dòng)機(jī)催化轉(zhuǎn)化器采用多載體且載體軸向排布，其中靠近進(jìn)氣口的載體4為一種微細(xì)通道漸變并涂覆催化劑涂層的載體，而靠近排氣口的載體7是一種微細(xì)通道相同并涂覆催化劑涂層的載體。

參見(jiàn)圖2，載體4的微細(xì)通道平行于中心軸并向中心通道四周均勻分布且在徑向截面上關(guān)于中心對(duì)稱(chēng)；其中，微細(xì)通道的通流面積在徑向上向載體邊緣逐步增大，其最小面積不小于3mm²；當(dāng)氣流流經(jīng)該載體時(shí)，流經(jīng)中心區(qū)域的氣流速度會(huì)逐步減慢，靠近邊緣區(qū)域的氣流流速會(huì)加快，使得流經(jīng)催化劑載體的中心區(qū)域與邊緣區(qū)域的氣流流速趨于均勻分布，以改善中心區(qū)域催化劑加速老化而邊緣區(qū)域催化劑利用率低的問(wèn)題，與此同時(shí)，改善了載體上溫度分布的均勻性，避免產(chǎn)生較大的橫向熱應(yīng)力，提高了使用壽命。

參見(jiàn)圖3，載體7的微細(xì)通道平行于中心軸且在徑向截面上關(guān)于中心對(duì)稱(chēng)分布，但是，其各個(gè)通道截面均為相同的正六邊形且其通流面積在3~4mm²之間；當(dāng)流經(jīng)前段載體后，所獲得的均勻分布的尾氣流經(jīng)該載體時(shí)，由于通流面積相對(duì)較小，尾氣與載體上的催化劑進(jìn)行充分接觸，提高了催化轉(zhuǎn)化器的催化效果。

本方案中，載體4的長(zhǎng)度大于載體7的長(zhǎng)度；當(dāng)尾氣流進(jìn)催化轉(zhuǎn)化器后，先通過(guò)長(zhǎng)度較長(zhǎng)的載體4，尾氣在較長(zhǎng)的通道內(nèi)充分改善其流動(dòng)分布均勻性；之后，尾氣進(jìn)入間隙，其中心區(qū)域的氣流由于速度相對(duì)較高，從而向四周散發(fā)進(jìn)一步改善氣流流速分布的均勻性，且將中心區(qū)域和邊緣區(qū)域的氣流進(jìn)行充分混合；最后，尾氣流進(jìn)微細(xì)通道的通流面積較小的載體7，發(fā)生充分接觸而進(jìn)行第二次催化反應(yīng)，然后排出催化轉(zhuǎn)化器。

此外，各段載體之間留有3~8mm的間隙；各段載體上涂覆一層約0.6~3mm的催化劑活性層，以充分保證催化劑的催化作用。

本實(shí)用新型不僅覆蓋了此處所列方案，只要采用本實(shí)用新型的構(gòu)思方法而進(jìn)行的各種改進(jìn)或未經(jīng)改進(jìn)而運(yùn)用其他場(chǎng)合的都屬于本實(shí)用新型所覆蓋范圍。