CN101782009B - 柴油发动机尾气催化转化器 - Google Patents
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Abstract
一种柴油发动机尾气催化转化器，包括一个筒形壳体，在壳体内设有左挡板和右挡板，左挡板和右挡板将壳体内腔分隔成左缓冲腔、中腔和右缓冲腔，左挡板上设有多个通气孔将左缓冲腔与中腔连通；右挡板上设有多个通气孔将右缓冲腔与中腔连通；在中腔内安装有催化剂载体组件；在壳体的左侧设有一根水平插入壳体左缓冲腔内的气体入口管，在壳体的右侧设有一根水平插入壳体内并穿过右缓冲腔和右挡板深入中腔内的气体出口管。本发明的柴油发动机尾气催化转化器流动性能好、压损适中，并具有消声作用。
Description
技术领域
本发明涉及一种柴油机尾气处理设备，特别涉及一种柴油发动机尾气催化转化器。
背景技术
柴油机在动力性、经济性和可靠性方面比汽油机有明显的优势，特别是CO2排放低，其用途已逐渐扩展到各类车型上。但柴油机存在最大的问题是氮氧化物和颗粒排放严重。随着中国排放控制法规越来越严，以及国产柴油发动机性能及油品问题，光靠机内净化措施显得力不从心，因此有必要采取机外后处理系统来达到排放目标。
柴油发动机尾气选择性催化还原技术是车用柴油发动机的一种机外后处理技术，可以有效改善柴油机氮氧化物的排放，并对柴油含硫量不敏感。该技术通过在排气管中喷入一定浓度的尿素溶液，经热解(反应1)和水解(反应2)后产生的氨气和氮氧化物在催化转化器中发生还原反应(反应3-5)，将氮氧化物转化为水蒸气和氮气(反应3-5需要在一定温度下才能有效进行)。
(NH2)2CO→NH3+HNCO (1)
H2O+HNCO→NH3+CO2 (2)
4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O (3)
2NH3+NO+NO2→2N2+3H2O (4)
6NO2+8NH3→7N2+12H2O (5)
对于柴油发动机尾气催化转化器的主要性能，可以由以下指标来评估。
1、流体在各个载体间的分布以及每个载体前端面的流动均匀性值
改善废气在各载体间的质量流量分布，有利于提高载体催化剂的利用率；有利于降低气流在载体上的压力损失；有利于载体更快的达到起燃温度。
2、系统的压力损失
催化转化器的压力损失是整个排气系统压损的一个部分，降低催化转化器的压力损失有利于降低尾气背压，从而有利于改善发动机的性能。
3、空速
空速的大小反应了气流在载体中的停留时间。空速越小，气流在载体中的停留时间越长，越有利于降低氮氧化物的还原反应。
4、声学插入损失。
发明内容
本发明的目的，在于提供一种流动性能好、压损适中的柴油发动机尾气催化转化器。
本发明的目的是这样实现的：一种柴油发动机尾气催化转化器，包括一个筒形壳体，在壳体内设有左挡板和右挡板，左挡板和右挡板将壳体内腔分隔成左缓冲腔、中腔和右缓冲腔，左挡板上设有多个通气孔将左缓冲腔与中腔连通；右挡板上设有多个通气孔将右缓冲腔与中腔连通；在中腔内安装有催化剂载体组件；在壳体的左侧设有一根水平插入壳体左缓冲腔内的气体入口管，在壳体的右侧设有一根水平插入壳体内并穿过右缓冲腔和右挡板深入中腔内的气体出口管。
所述的载体组件包括载体，该载体是一圆柱形陶瓷制品，其轴向设有多条平行通道贯通两端面，在各通道的内表面设有催化剂涂层。
所述的催化剂为沸石基催化剂或钒石基催化剂。
所述的气体出口管的位于右缓冲腔内的部分设有多个通气孔。
所述的左挡板为球弧形板，其凸面朝向气体入口管。
本发明的柴油发动机尾气催化转化器经计算流体力学(CFD)流动分析和声学分析论证，表明其具有流动性能好、压损适中的优点和特点，并具有消声器的作用。左右缓冲腔、穿孔左挡板和穿孔气体出口管的设计能保证气流在流经催化转化器时压力损失适中；载体组件中的壳体和衬垫可以保护和夹持载体，防止载体在车辆行驶中破碎失效；穿孔右挡板、穿孔气体出口管的设计，还使得催化转化器具有消声器的消声作用。
附图说明
图1是本发明柴油发动机尾气催化转化器的整体结构示意图；
图2是本发明中的载体组件的结构示意图。
具体实施方式
参见图1，本发明的柴油发动机尾气催化转化器，包括一个筒形壳体1，在壳体1内设有左挡板2和右挡板3，左挡板和右挡板将壳体内腔分隔成左缓冲腔4、中腔5和右缓冲腔6。筒形壳体1的前端衬有隔热材料10。在左挡板2上设有多个通气孔将左缓冲腔4与中腔5连通，并且左挡板2为球弧形板，其凸面朝向气体入口管8。在右挡板3上设有多个通气孔将右缓冲腔6与中腔5连通；在中腔5内安装有催化剂载体组件7。在壳体的左侧设有一根水平插入壳体左缓冲腔4内的气体入口管8。在壳体的右侧设有一根水平插入壳体内并穿过右缓冲腔6和右挡板3深入中腔5内的气体出口管9，该气体出口管9的位于右缓冲腔6内的部分设有多个通气孔。
配合参见图2，本发明中的载体组件7共包括载体71、包覆在载体外的衬垫72和包覆在衬垫外的壳体73。载体71为圆柱形陶瓷制品，载体内沿轴向设有多条平行通道711贯通两端面，各通道的内表面设有催化剂涂层。用作催化剂涂层的催化剂可以为沸石基催化剂或钒石基催化剂。壳体和衬垫可以保护和夹持载体，防止载体在车辆行驶中破碎失效。
本发明柴油发动机尾气催化转化器的工作原理可结合图1说明如下：
柴油发动机尾气通过气体入口管8进入左缓冲腔4，气流在到达载体组件7之前通过左挡板2进行气流混合以改善气流在载体组件7前端面的气流分布，其各成分在载体组件7中发生化学反应以降低氮氧化物。气流经载体组件7处理后，进入右缓冲腔6，一部分经右档板3和气体出口管9上的通气孔后进入气体出口管9，另一部分则从中腔5直接进入气体出口管9，之后废气从尾管排出。
Claims (5)
1.一种柴油发动机尾气催化转化器，其特征在于：包括一个筒形壳体，在壳体内设有左挡板和右挡板，左挡板和右挡板将壳体内腔分隔成左缓冲腔、中腔和右缓冲腔，左挡板上设有多个通气孔将左缓冲腔与中腔连通；右挡板上设有多个通气孔将右缓冲腔与中腔连通；在中腔内安装有催化剂载体组件；在壳体的左侧设有一根水平插入壳体左缓冲腔内的气体入口管，在壳体的右侧设有一根水平插入壳体内并穿过右缓冲腔和右挡板深入中腔内的气体出口管。
2.根据权利要求1所述的柴油发动机尾气催化转化器，其特征在于：所述的载体组件包括载体，该载体是一圆柱形陶瓷制品，其轴向设有多条平行通道贯通两端面，在各通道的内表面设有催化剂涂层。
3.根据权利要求2所述的柴油发动机尾气催化转化器，其特征在于：所述的催化剂为沸石基催化剂或钒石基催化剂。
4.根据权利要求1所述的柴油发动机尾气催化转化器，其特征在于：所述的气体出口管的位于右缓冲腔内的部分设有多个通气孔。
5.根据权利要求1所述的柴油发动机尾气催化转化器，其特征在于：所述的左挡板为球弧形板，其凸面朝向气体入口管。
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