CN108533369A - 集成式四元催化器 - Google Patents

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Abstract

本发明一种集成式四元催化器，包含有壳体(1)，所述壳体(1)的内腔由隔板分隔为上腔体和下腔体，上腔体内集成有DOC载体(2)和SMC载体(3)，下腔体内集成有DPF(4)和TWC载体(5)；进入壳体(1)内的尾气经DOC载体(2)、SMC载体(3)、DPF(4)、TWC载体(5)净化的同时多次转向从而实现消音效果。本发明一种集成式四元催化器，同时具有净化和消音效果。

Description

集成式四元催化器
技术领域
本发明涉及一种集成式结构的四元催化器，尤其是涉及一种同时具有消音和尾气净化功效的集成式四元催化器，其主要应用于柴油车上(也可应用于汽油车上)，属于尾气催化净化技术领域。
背景技术
交通行业是空气污物的主要排放源头之一，氮氧化物的排放量占据极大比重，柴油车产生的氮氧化合物和颗粒物排放量约占机动车排放总量的78％和82％，在汽车尾气排放标准越发严苛的大背景下，“清洁”柴油发动机将继续发挥重要作用，帮助车企在未来几年内实现其减排目标。
目前都是在改进发动机的基础上，再加上SCR或EGR、DOC、DPF等后处理系统来实现的，技术上存在NOx处理难、PM净化难以及DPF和催化剂硫酸盐堵塞问题。
常规的净化处理为在其尾气排放端加装普通后处理系统；但是，在实际使用中发现，普通后处理系统装置效果不佳，尤其是在汽车冷起动阶段的尾气温度达不到催化剂的起燃温度，尤其是低速工况下的机动车辆，催化剂基本不发生作用，尾气中的污染物无法催化处理，容易造成催化器的堵塞；同时，由于消音器的存在导致催化装置安装不便，影响其改装。因此，亟需一种能够集成净化和消音两种功效于一身的净化装置。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种同时净化效果好且同时具有净化和消音效果的集成式四元催化器。
本发明的目的是这样实现的：
一种集成式四元催化器，包含有壳体，所述壳体的内腔由隔板分隔为上腔体和下腔体，上腔体内设置的DOC载体将上腔体分隔为上左腔室和上右腔室，且DOC载体的左侧进气面与上左腔室相连通，DOC载体的右侧出气面与上右腔室相连通，DOC载体的左侧进气面贴附有环状结构的海绵金属催化剂SMC载体，所述DOC载体的右侧处气面上贴附有海绵金属催化剂SMC载体(通过设置铁铬铝海绵金属催化剂SMC载体使得其催化发生的热量能够快速的传导至DOC载体内，从而实现快速起燃)，上述上左腔室与进气管相连通，下腔体内由隔板分隔成下左腔室和下右腔室，下左腔室与出气管相连通，DOC载体面向上左腔室的左侧进气面上套装有喇叭状结构的引流罩，所述引流罩上设置的气孔连通上左腔室和下左腔室，所述上右腔室的右端竖向设置有一气道，所述上右腔室内设置有SMC载体，且SMC载体的进气面与DOC载体的右侧出气面相垂直，该SMC载体的出气面与气道相连通，
所述下右腔室内设置有组合式过滤结构，组合式过滤结构的上方设置有上气道，组合式过滤结构的下方设置有下气道，上气道与气道相连通，下气道与下左腔室相连通；上述组合式过滤结构包含有环状结构的TWC载体，且环状结构的TWC载体的中心环孔内嵌置有DPF；所述TWC载体和DPF的进气端均与上气道相连通，所述TWC载体和DPF的出气端均与下气道相连通；且TWC载体的环状进气端面上贴附有环状结构的铁铬铝海绵金属催化剂SMC载体(利用铁铬铝海绵金属催化剂SMC载体平衡TWC载体和述DPF的进气端上的进气压力，使得气流分布更为均匀的同时通过TWC载体和述DPF；同时TWC载体上的催化反应热量，使得进入DPF4内的碳颗粒可以着火氧化燃烧分解，避免其堵塞DPF；退一步说，即便DPF堵塞，利用环状SMC载体和TWC载体的导通性，仍然能够使得排气通畅，避免完全堵塞)。
部分尾气通过文丘管式结构再次进入循环流程，帮助提高进气体温度，而且经过二次循环催化处理，净化效果更加好。
本发明一种集成式四元催化器，所述进气管内插置有加热装置。
本发明一种集成式四元催化器，所述上左腔室和下左腔室内均设置有温度传感器和压力传感器。
本发明一种集成式四元催化器，尾气经进气管进入集成式四元催化器的上左腔室后，经过喇叭状结构的引流罩构成的文丘管式结构后进入环状结构的DOC载体内进行第一级净化，并且在经过引流罩的同时通过引流罩上的通孔导入下左腔室内净化后的高温排放气体，环状结构的海绵金属催化剂SMC载体催化反应产生的热量对DOC载体起到了升温加速起燃的作用，经DOC载体净化后的气体进入上右腔室，环状结构的SMC载体的中心轴线与DOC载体的中心轴线相垂直，进入上右腔室的气体转向90°后进入SMC载体进行第二级净化，经SMC载体净化后的气体经气道和上气道分别两次转向90°后进入DPF和环状结构的TWC载体内进行第三级净化，TWC载体的环状进气端上贴附的环状结构的金属催化剂SMC载体使得DPF和TWC载体的进气压力相等，同时TWC载体上催化反应的热量促使进入DPF内的碳颗粒氧化燃烧分解，第三级净化后的气体转向90°后进入下左腔室，进入下左腔室的气流在消音板的阻挡下再次转向90°后进入出气管对空排放。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明设计合理、布局巧妙，利用海绵金属催化剂SMC载体催化反应产生的热量对DOC载体起到了升温加速起燃的作用(海棉金属催化剂有热传导性能好、抗机械冲击力高、壁薄、开孔率高等特点)，并且将排放的高温尾气导入前端对尾气进行升温进一步加速起燃；利用DOC载体、SMC载体、DPF和TWC载体进行四级净化的同时，对气流进行多次转向消音，从而还起到了消音的效果，在对车辆进行改装的同时，可省去消音装置，利用本专利即可同时起到净化和消音的双重功效，使得改装更为方便，有积极的环保效益。
附图说明
图1为本发明一种集成式四元催化器的结构示意图。
图2为本发明一种集成式四元催化器的剖视示意简图。
其中：
温度传感器101、压力传感器102；
壳体1、DOC载体2、SMC载体3、DPF4、TWC载体5、气道6、上气道7、下气道8、消音板9；
进气管1.1、出气管1.2；
引流罩2.1；
具体实施方式
参见图1和图2(图示中：DOC载体2优选的为氧化型陶瓷催化剂DOC载体；SMC载体3优选的为铁铬铝海绵金属催化剂SMC载体，DPF4为颗粒捕集器，TWC载体5优选的为三效催化剂TWC载体)，本发明涉及的一种集成式四元催化器，包含有壳体1，所述壳体1的内腔由隔板分隔为上腔体和下腔体，上腔体内设置的DOC载体2将上腔体分隔为上左腔室和上右腔室，且DOC载体2的左侧进气面与上左腔室相连通，DOC载体2的右侧出气面与上右腔室相连通，DOC载体2的左侧进气面贴附有环状结构的铁铬铝海绵金属催化剂SMC载体，所述DOC载体2的右侧处气面上贴附有铁铬铝海绵金属催化剂SMC载体(通过设置铁铬铝海绵金属催化剂SMC载体使得其催化发生的热量能够快速的传导至DOC载体2内，从而实现快速起燃)，上述上左腔室与进气管1.1相连通，下腔体内由隔板分隔成下左腔室和下右腔室，下左腔室与出气管1.2相连通，DOC载体2面向上左腔室的左侧进气面上套装有喇叭状结构的引流罩2.1，所述引流罩2.1上设置的气孔连通上左腔室和下左腔室，所述上右腔室的右端竖向设置有一气道6，所述上右腔室内设置有SMC载体3，且SMC载体3的进气面与DOC载体2的右侧出气面相垂直，该SMC载体3的出气面与气道6相连通，
所述下右腔室内设置有组合式过滤结构，组合式过滤结构的上方设置有上气道7，组合式过滤结构的下方设置有下气道8，上气道7与气道6相连通，下气道8与下左腔室相连通；上述组合式过滤结构包含有环状结构的TWC载体5，且环状结构的TWC载体5的中心环孔内嵌置有DPF4；所述TWC载体5和DPF4的进气端均与上气道7相连通，所述TWC载体5和DPF4的出气端均与下气道8相连通；且TWC载体5的环状进气端面上贴附有环状结构的铁铬铝海绵金属催化剂SMC载体(利用铁铬铝海绵金属催化剂SMC载体平衡TWC载体5和述DPF4的进气端上的进气压力，使得气流分布更为均匀的同时通过TWC载体5和述DPF4；同时TWC载体5上的催化反应热量，使得进入DPF4内的碳颗粒可以着火氧化燃烧分解，避免其堵塞DPF4；进一步的，即便DPF4堵塞，利用环状TWC载体5的导通性，仍然能够使得排气通畅，避免完全堵塞)；
进一步的，所述进气管1.1内插置有加热装置，用于对进入进气管1.1内的尾气进行加热以促进其催化反应；
进一步的，所述上左腔室和下左腔室内均设置有温度传感器101和压力传感器102；
本发明涉及的一种集成式四元催化器的净化过程为：
尾气经进气管1.1加热后进入集成式四元催化器的上左腔室后，经过喇叭状结构的引流罩2.1构成的文丘管式结构后进入环状结构的DOC载体2内进行第一级净化，并且在经过引流罩2.1的同时通过引流罩2.1上的通孔导入下左腔室内净化后的高温排放气体，不但降低了有害气体的浓度而且提高了进气的温度、同时还具有消音效果；海绵金属催化剂SMC载体催化反应产生的热量对DOC载体2起到了升温加速起燃作用，经DOC载体2净化后的气体进入上右腔室，环状结构的SMC载体3的中心轴线与同为环状结构的DOC载体2的中心轴线相垂直，进入上右腔室的气体转向90°后进入SMC载体3进行第二级净化，并且在转向过程中起到消音的效果；经SMC载体3净化后的气体经气道6和上气道7分别两次转向90°后进入DPF4和环状结构的TWC载体5内进行第三级净化，TWC载体5的环状进气端上贴附的环状结构的金属催化剂SMC载体使得DPF4和TWC载体5的进气压力相等，同时TWC载体5上催化反应的热量促使进入DPF4内的碳颗粒氧化燃烧分解，第三级净化后的气体转向90°后进入下左腔室，进入下左腔室的气流在消音板9的阻挡下再次转向90°后进入出气管1.2。
另外：需要注意的是，上述具体实施方式仅为本专利的一个优化方案，本领域的技术人员根据上述构思所做的任何改动或改进，均在本专利的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种集成式四元催化器，包含有壳体(1)，其特征在于：所述壳体(1)的内腔由隔板分隔为上腔体和下腔体，上腔体内设置的DOC载体(2)将上腔体分隔为上左腔室和上右腔室，且DOC载体(2)的左侧进气面与上左腔室相连通，DOC载体(2)的右侧出气面与上右腔室相连通，DOC载体(2)的左侧进气面贴附有环状结构的海绵金属催化剂SMC载体，所述DOC载体(2)的右侧处气面上贴附有海绵金属催化剂SMC载体，上述上左腔室与进气管(1.1)相连通，下腔体内由隔板分隔成下左腔室和下右腔室，下左腔室与出气管(1.2)相连通，DOC载体(2)面向上左腔室的左侧进气面上套装有喇叭状结构的引流罩(2.1)，所述引流罩(2.1)上设置的气孔连通上左腔室和下左腔室，所述上右腔室的右端竖向设置有一气道(6)，所述上右腔室内设置有SMC载体(3)，且SMC载体(3)的进气面与DOC载体(2)的右侧出气面相垂直，该SMC载体(3)的出气面与气道(6)相连通，
所述下右腔室内设置有组合式过滤结构，组合式过滤结构的上方设置有上气道(7)，组合式过滤结构的下方设置有下气道(8)，上气道(7)与气道(6)相连通，下气道(8)与下左腔室相连通；上述组合式过滤结构包含有环状结构的TWC载体(5)，且环状结构的TWC载体(5)的中心环孔内嵌置有DPF(4)；所述TWC载体(5)和DPF(4)的进气端均与上气道(7)相连通，所述TWC载体(5)和DPF(4)的出气端均与下气道(8)相连通；且TWC载体(5)的环状进气端面上贴附有环状结构的海绵金属催化剂SMC载体。
2.如权利要求1所述一种集成式四元催化器，其特征在于：所述进气管(1.1)内插置有加热装置。
3.如权利要求1所述一种集成式四元催化器，其特征在于：所述上左腔室和下左腔室内均设置有温度传感器(101)和压力传感器(102)。
4.如权利要求1所述一种集成式四元催化器，其特征在于：尾气经进气管(1.1)进入集成式四元催化器的上左腔室后，经过喇叭状结构的引流罩(2.1)构成的文丘管式结构后进入环状结构的DOC载体(2)内进行第一级净化，并且在经过引流罩(2.1)的同时通过引流罩(2.1)上的通孔导入下左腔室内净化后的高温排放气体，环状结构的海绵金属催化剂SMC载体催化反应产生的热量对DOC载体(2)起到了升温加速起燃的作用，经DOC载体(2)净化后的气体进入上右腔室，环状结构的SMC载体(3)的中心轴线与DOC载体(2)的中心轴线相垂直，进入上右腔室的气体转向90°后进入SMC载体(3)进行第二级净化，经SMC载体(3)净化后的气体经气道(6)和上气道(7)分别两次转向90°后进入DPF(4)和环状结构的TWC载体(5)内进行第三级净化，TWC载体(5)的环状进气端上贴附的环状结构的金属催化剂SMC载体使得DPF(4)和TWC载体(5)的进气压力相等，同时TWC载体(5)上催化反应的热量促使进入DPF(4)内的碳颗粒氧化燃烧分解，第三级净化后的气体转向90°后进入下左腔室，进入下左腔室的气流在消音板(9)的阻挡下再次转向90°后进入出气管(1.2)对空排放。
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