CN106762039A

CN106762039A - 一种催化转化装置及汽车排气系统

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Publication number: CN106762039A
Application number: CN201611191361.4A
Authority: CN
Inventors: 李光武
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-12-21
Filing date: 2016-12-21
Publication date: 2017-05-31

Abstract

一种催化转化装置，其包括外壳和至少两个过滤网框。外壳的一端具有进气口并且另一端具有出气口，过滤网框连接至外壳的内壁并且沿外壳的轴向方向间隔设置。过滤网框具有第一端和第二端，第一端连接至外壳的内壁，第二端与内壁间隔设置。相邻两个过滤网框的第一端的安装位置在外壳的周向方向错开。一种汽车排气系统，其包括上述催化转化装置。汽车尾气在经过过滤网框时，由于过滤网框的第二端和外壳内壁间隔设置，汽车尾气在经过催化转化装置和汽车排气系统时的流动阻力较小。

Description

一种催化转化装置及汽车排气系统

技术领域

本发明涉及汽车尾气处理领域，具体而言，涉及一种催化转化装置及汽车排气系统。

背景技术

催化转化装置是安装在汽车排气系统中最重要的机外净化装置，它可以将汽车尾气排出的CO、HC和NO_x等有害气体通过氧化和还原作用转变为无害的二氧化碳、水和氮气。当高温的汽车尾气通过净化装置时，三元催化器中的净化剂将增强CO、HC和NO_x三种气体的活性，促使其进行一定的氧化-还原化学反应，其中CO在高温下氧化成为无色、无毒的二氧化碳气体；HC化合物在高温下氧化成水(H₂O)和二氧化碳；NO_x还原成氮气和氧气。三种有害气体变成无害气体，使汽车尾气得以净化。由于这种催化器可同时将废气中的三种主要有害物质转化为无害物质，故称三元。

常规的催化转化装置类似消声器。它的外面用双层不锈薄钢板制成筒形。在双层薄板夹层中装有绝热材料。内部在网状隔板中间装有净化剂，净化剂由载体和催化剂组成。该种催化过滤器存在的缺陷在于：第一、汽车尾气在通过的过程中气阻较大，不利于汽车尾气的通过；第二、发动机排出的炭烟会附着在催化剂的表面影响催化剂活性，影响催化过滤器的催化转化；当汽车长期工作于低温状态时，三元催化器无法启动，发动机排出的炭烟会附着在催化剂的表面，造成无法与CO和HC接触，长期下来，便使载体的孔隙堵塞，影响催化剂的转化效能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种催化转化装置，发动机的排气在该催化转化装置中的流动阻力较小。

本发明的另一目的在于提供一种运用上述催化转化装置的汽车排气系统。

本发明的实施例是这样实现的：

一种催化转化装置，其包括外壳和至少两个过滤网框，外壳的一端具有进气口并且另一端具有出气口，过滤网框连接至外壳的内壁并且沿外壳的轴向方向间隔设置；过滤网框具有第一端和第二端，第一端连接至外壳的内壁，第二端与内壁间隔设置；相邻两个过滤网框的第一端的安装位置在外壳的周向方向错开。

在本发明较佳的实施例中，上述催化转化装置的过滤网框包括第一通气壁、第二通气壁和侧壁，第一通气壁和第二通气壁分别连接至侧壁，并且第一通气壁、第二通气壁和侧壁围成容纳催化剂的空腔。

在本发明较佳的实施例中，上述催化转化装置的第一通气壁和第二通气壁为孔板或者网筛。

在本发明较佳的实施例中，上述催化转化装置的侧壁包括圆弧侧壁和平板侧壁，圆弧侧壁和平板侧壁首尾相连。

在本发明较佳的实施例中，上述催化转化装置的圆弧侧壁的弧度大于或者等于180度。

在本发明较佳的实施例中，上述催化转化装置的相邻两个过滤网框的第一端的安装位置在外壳周向方向错开180度。

在本发明较佳的实施例中，上述催化转化装置还包括自动除积碳装置，自动除积碳装置设置在外壳内并且靠近进气口。

在本发明较佳的实施例中，上述催化转化装置的自动除积碳装置包括电源、变压器、第一尖端电极以及第二尖端电极，电源与变压器电连接，变压器的第一电极与第一尖端电极电连接，变压器的第二电极与第二尖端电极电连接。

在本发明较佳的实施例中，上述催化转化装置的第一尖端电极和第二尖端电极相对设置，并且第一尖端电极和第二尖端电极固定于外壳内并且靠近进气口。

一种汽车排气系统，其包括上述催化转化装置，上述催化转化装置对汽车的尾气进行催化转化。

本发明实施例的有益效果是：过滤网框具有第一端和第二端，第一端连接至外壳的内壁，第二端与内壁间隔设置。相邻两个过滤网框的第一端的安装位置在外壳的周向方向错开。汽车尾气在经过过滤网筛时，由于过滤网筛的第二端和外壳内壁间隔设置，部分汽车尾气可以从上述间隔流过，从而使汽车尾气在催化转化装置中的流动阻力较小。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它相关的附图。

图1为本发明实施例催化转化装置的示意图；

图2为本发明实施例催化转化装置的外壳的示意图；

图3为本发明实施例催化转化装置的过滤网框的示意图；

图4为本发明实施例催化转化装置的自动除积碳装置的示意图；

图5为本发明实施例催化转化装置的另一个示意图；

图6为本发明实施例催化转化装置的汽车排气系统的示意图。

图标：100-催化转化装置；110-外壳；130-隔热层；150-过滤网框；170-自动除积碳装置；111-圆筒本体；112-连接部；113-外接部；114-进气口；115-出气口；151-第一通气壁；152-第二通气壁；153-侧壁；154-圆弧侧壁；155-平板侧壁；156-透气孔；157-第一端；158-第二端；159-通道；171-电源；172-变压器；173-第一尖端电极；174-第二尖端电极；175-第一电极；176-第二电极；181-第一流动方向；182-第二流动方向；190-汽车排气系统；191-发动机；192-排气支管；193-氧传感器；194-消声器；195-排气管口。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例

请参照图1，本实施例提供一种催化转化装置100，其包括外壳110、设置在外壳110外面的隔热层130、间隔设置在外壳110内部的过滤网框150以及用于除去可燃粉尘碳的自动除积碳装置170。

请参照图2，外壳110包括圆筒本体111、两个连接部112和两个圆筒形的外接部113。连接部112连接至圆筒本体111两侧开口，外接部113连接至连接部112。连接部112为纵截面是等腰梯形的圆锥筒，其大口一端和圆筒本体111连接，小口一端和外接部113连接。外壳110具有进气口114和出气口115，进气口114和出气口115是外接部113形成的通孔。由金属材料制成。

请参照图3，过滤网框150包括第一通气壁151、第二通气壁152以及连接侧壁153。侧壁153的边缘连接至第一通气壁151和第二通气壁152的边缘，使得第一通气壁151、第二通气壁152以及侧壁153围成容纳催化剂的空腔。第一通气壁151和第二通气壁152为由金属或者其它耐高温的材料制成的孔板或者网筛，网筛或者孔板上的透气孔156为方形。第一通气壁151和第二通气壁152采用带有透气孔156的网筛或者孔板。在汽车尾气通过催化转化装置100时，孔板或者网筛上的透气孔156允许汽车尾气通过，含有有害气体的汽车尾气进入到过滤网框150中与里面的催化剂反应转化成无害气体。应注意，在其它实施例中，透气孔156可以是多半圆形、半圆形、圆形、椭圆形、方形、长方形、多边型，其大小和形状应可以阻止内置气催化剂逃逸。

请继续参照图3，侧壁153包括圆弧侧壁154和平板侧壁155，平板侧壁155的长度等于圆弧端点的连线。圆弧侧壁154和平板侧壁155首尾相接形成闭合环。第一通气壁151和第二通气壁152的边缘与闭合环的边缘固定连接形成容纳催化剂的空腔。圆弧侧壁154的纵截面为圆形的一部分圆弧，圆弧的弧度大于180度。现有技术中，过滤网框150与外壳110之间没有空隙。本实施例中，过滤网框150的第一端157与外壳110连接，过滤网框150的第二端158和外壳110之间有空隙，因而，和现有技术相比，本实施例的催化转化装置100，减小了汽车尾气的流动阻力。同时，圆弧侧壁154的弧度大于180度使得汽车尾气在减小流动阻力的同时尽可能多的流进过滤网框150，与其中的催化剂接触反应。使得圆筒本体111中任何沿轴向流动的汽车尾气均能够经过相邻两个过滤网框150中的一者，避免了相邻两个过滤网框150在圆筒本体111的轴向上出现通路，影响汽车尾气进行催化反应。应当理解，在其它实施例中，圆弧侧壁154的弧度可以等于180度，此时过滤网框150的纵截面为半圆；在其它实施例中，侧壁153还可以没有平板侧壁155，只有圆弧侧壁154，此时，侧壁153的纵截面为椭圆，过滤网框150还可以是圆形、椭圆形、半圆形、三角形、方形、长方形、多边形。

应理解，在其它实施例中，平板侧壁155上还可以开设有进料口，进料口的形状可以是方形、圆形或者椭圆等，在生产过程中进料口可以方便进行催化剂的填装，过滤网框150内填充好催化剂后，用钢片将进料口堵塞。在使用过程中，当催化剂发生中毒或者堵塞时，可以方便的通过进料口更换催化剂。

请继续参照图1，本实施例中，四个过滤网框150等间距设置在外壳110中，应理解过滤网框150可以不等间距设置。过滤网框150垂直于圆筒本体111的中心轴线，当催化转化装置100如图1中水平放置时，过滤网框150的重心和过滤网框150位于圆筒本体111的同一圆周面上，使过滤网框150在震动时更加牢固。应理解，在其它实施例中，过滤网框150可以不垂直于外壳110的中心轴线，而是相对于外壳110的中心轴线倾斜设置。在本实施例中，过滤网框150的数量为四个；应理解，过滤网框150的数量至少为两个，例如过滤网框150的数量为两个或两个以上。

每个过滤网框150的第一端157与外壳110的内壁连接，过滤网框150的第二端158与外壳110的内壁间隔设置，且第二端158和外壳110的内壁之间形成通道159。相邻两个过滤网框150的第一端157在外壳110的圆周方向上错开180度，即相邻两个过滤网框150的平板侧壁155平行，且位于外壳110中心轴线的两侧。应当理解，在其它实施例中，相邻两个过滤网框150的第一端157在外壳110的圆周方向上错开的角度可以为90-180度，此时，相邻两个过滤网框150的平板侧壁155在圆周方向的夹角为0-90度。

请参照图4，自动除积碳装置170设置在外壳110内部，并靠近进气口114。自动除积碳装置170包括电源171、连接至电源171的变压器172、第一尖端电极173和第二尖端电极174。第一尖端电极173和第二尖端电极174分别与变压器172连接。第一尖端电极173和第二尖端电极174相对设置。第一尖端电极173和第二尖端电极174固定在外壳110内部且靠近外壳110的进气口114。变压器172具有第一电极175和第二电极176，第一尖端电极173和第一电极175电连接，第二尖端电极174和第二电极176电连接。电源171供电与搭载设备启动同步。应理解，在实际的生产中第一尖端电极173和第二尖端电极174之间的距离、变压器172输出的直流电压值可以调整。

请参照图1和5，催化转化装置100的工作原理是从电源171连接变压器172，电源171输出直流电，经变压器172变压后得到300V电压，将变压器172的第一电极175和第二电极176分别通过导线连接到第一尖端电极173和第二尖端电极174，第一尖端电极173和第二尖端电极174相对。设置于进气口114和过滤网框150之间的自动除积碳装置170可以在进入催化转化装置100的汽车尾气中碳颗粒的浓度达到爆炸极限时，碳颗粒被引燃。调节变压器172输出的电压值、第一尖端电极173和第二尖端电极174之间的距离，使得第一尖端电极173和第二尖端电极174放电当汽车尾气中的可燃粉尘碳颗粒浓度达到爆炸极限时，碳颗粒可以被引燃，汽车尾气中的可燃粉尘碳被除去。

应当理解，在其它实施例中，自动除积碳装置170还包括控制开关，控制开关设置在第一尖端电极173和第一电极175之间，或者第二尖端电极174和第二电极176之间，且控制开关的工作策略与汽车排气系统190的发动机191同步。

图1和图5显示了催化转化装置100中汽车尾气的流动路径。汽车尾气在催化转化装置100中的流动路径是复杂而混合的。为了便于描述，将流动路径拆分为典型的几个进行分析。第一种流动路径如图5中箭头显示的第一流动方向181，过滤网框150包括第一通气壁151和第二通气壁152，一部分汽车尾气沿图5中箭头显示的第一流动方向181穿过第一通气壁151和第二通气壁152，并且汽车尾气从外壳110的进气口114流向外壳110的出气口115。第二种流动路径如图1中箭头显示的第二流动方向182，一部分气体通过第二端158与内壁之间的通道159流动，如图1显示的，由于过滤网框150的第一端157的安装位置在外壳110的周向方向错开，汽车尾气通过第二端158与内壁之间的通道159流动。汽车尾气真实的流动路径包括但不限于以上第一流动方向181和第二流动方向182所显示的路径。真实的汽车尾气流动路径复杂，其方向可能是第一流动方向181和第二流动方向182的多种组合方式。例如，从进气口114进入的汽车气体可能一部分进入过滤网框150和里面的催化剂进行反应，另一部分汽车尾气流过第二端158与内壁之间的通道159。每经过一个过滤网框150，汽车尾气均可能一部分进入过滤网框150和里面的催化剂进行反应，另一部分汽车尾气流过第二端158与内壁之间的通道159，如此，直至最后流过出气口115。现有技术中，过滤网框150和外壳110之间没有通道159，汽车尾气没有如第二流动方向182的流动路径。因而，汽车尾气流过本实施例中的催化转化装置100时流动阻力较小。同时，汽车尾气经过滤网框150中的催化剂时，三元催化器中的催化剂将增强CO、HC和NO_x三种气体的活性，促使三种气体进行一定的氧化-还原反应，其中CO在高温下氧化成为无色、无味、无毒的二氧化碳气体；HC化合物在高温下氧化成水(H₂O)和二氧化碳；NO_x还原成氮气和氧气。催化转化装置100将三种有害气体变成无害气体，使汽车尾气得以净化。

请参照图6，本实施例还提供一种包括上述催化转化装置100的汽车排气系统190，包括发动机191、排气支管192、氧传感器193、催化转化装置100、消声器194、排气管口195。两个氧传感器193设置在催化转化装置100的两端，发动机191、排气支管192、连接了氧传感器193的催化转化装置100、消声器194和排气管口195顺次连接。

综上所述，本发明通过将过滤网框的第一端与外壳的内壁连接，过滤网框的第二端与内壁间隔设置，且相邻两个过滤网框的第一端安装位置在外壳的周向方向错开。汽车尾气在经过过滤网框时，由于过滤网框的第二端和外壳内壁间隔设置，汽车尾气在经过催化转化装置中的过滤网框时按照第一流动方向和第二流动方向的组合流动。使得汽车尾气在通过催化转化装置时气体的流动阻力较小。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种催化转化装置，其特征在于，其包括外壳和至少两个过滤网框，所述外壳的一端具有进气口并且另一端具有出气口，所述过滤网框连接至所述外壳的内壁并且沿所述外壳的轴向方向间隔设置；所述过滤网框具有第一端和第二端，所述第一端连接至所述外壳的内壁，所述第二端与所述内壁间隔设置；相邻两个所述过滤网框的所述第一端的安装位置在所述外壳的周向方向错开。

2.根据权利要求1所述的催化转化装置，其特征在于，所述过滤网框包括第一通气壁、第二通气壁和侧壁，所述第一通气壁和所述第二通气壁分别连接至所述侧壁，并且所述第一通气壁、所述第二通气壁和所述侧壁围成容纳催化剂的空腔。

3.根据权利要求2所述的催化转化装置，其特征在于，所述第一通气壁和所述第二通气壁为孔板或者网筛。

4.根据权利要求2所述的催化转化装置，其特征在于，所述侧壁包括圆弧侧壁和平板侧壁，所述圆弧侧壁和所述平板侧壁首尾相连。

5.根据权利要求4所述的催化转化装置，其特征在于，所述圆弧侧壁的弧度大于或者等于180度。

6.根据权利要求1所述的催化转化装置，其特征在于，相邻两个所述过滤网框的所述第一端的安装位置在所述外壳周向方向错开180度。

7.根据权利要求1所述的催化转化装置，其特征在于，所述催化转化装置还包括自动除积碳装置，所述自动除积碳装置设置在所述外壳内并且靠近所述进气口。

8.根据权利要求7所述的催化转化装置，其特征在于，所述自动除积碳装置包括电源、变压器、第一尖端电极以及第二尖端电极，所述电源与所述变压器电连接，所述变压器的第一电极与第一尖端电极电连接，所述变压器的第二电极与所述第二尖端电极电连接。

9.根据权利要求8所述的催化转化装置，其特征在于，所述第一尖端电极和所述第二尖端电极相对设置，并且所述第一尖端电极和所述第二尖端电极固定于所述外壳内并且靠近所述进气口。

10.一种汽车排气系统，其特征在于，其包括如权利要求1-9任一项所述的催化转化装置，所述催化转化装置对汽车的尾气进行催化转化。