CN1088793C - 用于车辆上带有排气管连接到尾部排气管的排气系统 - Google Patents

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Abstract

一种安装在尾部排气管(22)上的催化转化器(1030)，可进一步减少从排气系统(10)中排出的车辆废气，从而符合联邦和各州政府制定的更加严格的废气排放标准。该尾部排气管催化转化器(1030)包括一个陶瓷或钢制的外壳(32)，该外壳尺寸相对较小，其直径为1/2～8英寸，长为3/4～11英寸。该外壳(32)包括一个用催化层叠材料制成的基芯(34)，该基芯与废气中的污染物，如NOx、NMHC、HC、CO等发生反应。上述污染物还可通过基芯(34)的蜂窝或网状层中所含的典型催化材料如铂、钯、铑等进一步被减少和氧化，该基芯装在位于尾部排气管中的催化转化器(1030)内。该催化转化器(1030)安装在尾部排气管(22)内部靠近开口端的位置上或作为尾部排气管(22)末端的延伸段。该尾部排气管催化转化器(1030)通过适当装置(38)固定，如夹具、固定螺钉、固定托架等。该转化器包括一个反压释放装置(1050’)。此外，本尾部排气管催化转化器还可用于其他车辆，如卡车、摩托车、或其他气体压缩发动机，即草坪割草机。

Description

用于车辆上带有排气管连接到尾部排气管的排气系统
发明领域
本发明涉及一种用于车辆上带有排气管连接到尾部排气管的排气系统，用于释放内燃机排出的废气，特别地，这种催化转化器安装在尾部排气管的开口端，用于进一步减少标准车辆排气系统的废气排放量。
发明背景
汽车、卡车、货车和摩托车等车辆内安装的内燃机所产生的废气是通过一个标准排气系统排出的。这种标准的排气系统通常包括：一些小直径排气管，从发动机块状歧管延伸至催化转化器；催化转化器，通过一个小连接排气管连接到一个消声装置上；一根向外延伸的尾部排气管与消声装置的远端相连，该尾部排气管有一个开口端用于向大气中排放废气。
近年来，联邦政府和各州政府颁布的车辆废气排放标准越来越严格，以致要求排气系统的催化转化器必须消除废气中未燃烧的碳氢化合物。符合要求的催化转化器有多种形式，但其典型的特点是都需要一种贵重金属做催化剂，如铂、钯、和/或铑，并且要将金属涂覆在氧化铝或一种压制陶瓷衬底上。这些催化转化器的典型设计结构是在单一外壳中装有催化氧化铝片，而有些设计中还装有更复杂的内置系统，包括内放催化剂衬底的蜂窝状或网状通道。所有这些设计中，催化转化器的作用都是将碳氢化合物氧化，以减少排入大气的污染物量。
日益严格的废气排放标准使人们对一种改进型废气排放系统的需求更加迫切，利用这种改进系统可以进一步减少碳氢化合物的排放量，以符合新的联邦和各州车辆废气排放标准中关于NOx，HC、CO、NMHC的排放量的规定。现有技术为符合新的联邦和州排放标准而采取的减少车辆废气排放量的方法中，没有任何一种公开过安装在尾部排气管的开口端的尾部排气管催化转化器。
现有技术描述
现有技术中多年前已公开了用于车辆的催化转化器的多种设计方案和复合结构。例如，授权给DePalma等人的美国专利NO.3,492,098中公开了一种催化剂装置，该装置具有涂有活性催化剂的球形圆盘，它安装在发动机歧管和消音器之间，并且/或者安装在排气管段内。授权给Nowak的美国专利NO.3,771,967和NO.3,861,981中公开了一种安装在发动机歧管排气系统和消音器之间的蜂窝状催化剂元件。授权给Sowards等人的美国专利NO.3,905,775中公开了一种安装在发动机歧管排气系统和消音器之间的圆柱形蜂窝状催化模块。授权给Hitachi等人的美国专利NO.5,110,561中公开了一种蜂窝芯体催化剂装置，该装置大体上安装在排气管的中间。上述专利中均未公开过如本发明所述的安装在尾部排气管开口端，用于进一步净化尾气的催化转化器。
授权给Currie的美国专利NO.4,530,418中公开了一种改进的催化排气系统，该专利在发动机排气歧管到尾部排气管开口端之间使用了排气系统的整个长度。该系统可以代替标准的汽车催化转化器和消音器，并能实现消音和转化未燃烧的碳氢化合物的基本功能。授权给Gebelius的美国专利NO.4,920,746中公开了一种催化排气系统，该系统由发动机排气歧管到尾部排气管之间使用了排气系统的整个长度。该系统也可以代替用于小汽车上的标准的催化转化器和消音器。授权给Urata的美国专利NO.5,218,817中公开了一种静声器2，其中装有催化剂16。美国专利NO.4,020,539中公开了一种催化反应器，该反应器有一个进气口和一个出气口。这些专利也未公开一种如本发明所述的安装在尾部排气管末端中的催化转化器。
德国专利NO.DE3518756A1中公开了一种安装在排气系统内，位于消音器和排气系统连接处的催化转化器。该专利没有公开一种如本发明所述的安装在尾部排气管末端中的催化转化器。
因此，本发明的一个目标是提供一种安装在尾部排气管末端处或在其中的催化转化器，用于进一步减少废气排放量，以符合联邦和各州的废气排放标准。
本发明的另一个目标是提供一种安装在尾部排气管末端处或在其中的催化转化器，且该装置可以通过固定夹具、软管夹、消音器夹、压缩管接头、固定托架、固定螺钉、焊接、卷边等方法简便地与尾部排气管的末端相连。
本发明的另一个目标是提供一种可安装在尾部排气管开口端内部的催化转化器，或者是作为尾部排气管末端向外延伸端的催化转化器。
本发明的另一个目标是提供一种在使用中不会导致车辆马力下降或损失的催化转化器。
本发明的另一个目标是提供一种催化转化器，安装了本发明的尾部排气管催化转化器的车辆，在工作过程中排出的尾气可以达到相当清洁的程度。
本发明的另一个目标是提供一种带有反压释放阀的尾部排气管催化转化器，其中的反压释放阀可以使排气系统的反压保持在一个预定的范围内。
本发明的另一个目标是提供一种带有反压释放阀的尾部排气管催化转化器，其中的反压释放阀可使超量的反压从尾部排气管催化转化器上转向，并且绕过内芯，以保证系统的效率。
本发明的另一个目标是提供一种带有反压释放阀的尾部排气管催化转化器，其中反压释放阀可以是放气阀、微型单向阀、或是微型卸压阀，用于释放排气系统中在尾部排气管催化转化器进气口侧的任何积累压力，以保证系统的效率。
本发明的另一个目标是提供一种尾部排气管用的催化转化器，该转化器在每行驶50,000～100,000英里后才需更换。
本发明的另一个目标是提供一种尾部排气管用的催化转化器，该转化器可以通过自动而经济的方法大量生产，并且相对来说较为便宜和耐用。
发明概述
本发明提供一种装在尾部排气管上的催化转化器，该装置可以进一步净化从排气系统排放出的车辆尾气，从而使废气的排放量符合联邦和各州政府颁布的法规所规定的日益严格的废气排放要求。这种尾部排气管催化转化器包括一个尺寸相对较小的陶瓷或钢制外壳，其直径为1/2～8英寸，长度为3/4～11英寸。该外壳中包含一个由催化层叠材料制成的基芯，该基芯中的催化材料与废气污染物，如NOx、NMHC、HC和CO等发生反应。这些污染物质通过装在尾部排气管中的催化转化器进一步净化和氧化，具体说是和催化转化器基芯的蜂窝或网状层中所含的典型催化物质，如铂、钯、铑等发生反应。该催化转化器安装在尾部排气管内部靠近开口端处或作为尾部排气管末端的延伸段。该尾部排气管催化转化器可通过任何适当的方法定位，如使用夹具、固定螺钉、固定托板等。转化器包括一个释放反压的装置。同时，该尾部排气管催化转化器还可用于其他车辆，如卡车、摩托车或其他气体压缩发动机，即草坪割草机。
在不同车辆上，安装和不安装尾部排气管催化转化器的情况下获得了一些实验数据(见下文)，以表明本发明的优点。
附图简述
本发明的进一步目标、特点和优点将在下面参照附图对优选实施方案进行的详细叙述中得以阐明。其中：
图1是标准车辆排气系统的底部平面图，该系统中包含本发明的催化转化器，该转化器安装在尾部排气管中。
图1A是标准车辆排气系统的底部平面图，该系统中包含本发明的带反压释放装置的催化转化器，该反压释放装置安装在尾部排气管中；
图2是带蜂窝基片的尾部排气管催化转化器的透视图；
图3是尾部排气管催化转化器的第二实施方案的透视图，其中该催化转化器安装在尾部排气管段中；
图4示出本发明的第三实施方案；
图5示出本发明的第四实施方案；
图6示出本发明的第五实施方案；
图7示出本发明的第六实施方案；
图8示出本发明的第七实施方案；
图9示出本发明的第八实施方案；
图10示出本发明的第九实施方案；
图11示出本发明的第十实施方案；
图12示出本发明的第十一实施方案；
图13示出本发明的第十二实施方案；
图14示出本发明的第十三实施方案；
图15示出本发明的第十四实施方案；
图16是本发明第十四实施方案的剖面图。
优选实施方案详述
本发明的一个实施方案提供一种安装在尾部排气管22中的催化转化器30，如图1、2和3所示。图1示出一套安装于典型机动车上的标准和常规排气系统10。该排气系统10包括一根与内燃机12相连的排气歧管14，同时该歧管14还和具有排气管18的初级催化转化器相连。排气管18和常规消音器20及细长的尾部排气管22相连。尾部排气管催化转化器30安装在尾部排气管22的开口端，紧邻开口28，如图1和2中所示。催化转化器的末端30a最好和尾部排气管的开口28相距大约1英寸，但也可与开口28相距远至6英寸。
初级催化转化器16用固定夹具24固定，消音器20用固定夹具26固定，而尾部排气管催化转化器30用固定夹具38固定，以形成排气系统10。
如图2和3所示，尾部排气管催化转化器30是一种基本上常规的结构，包括一个圆柱外壳32，其中有用催化层叠材料36制成的基芯34，该催化材料与废气污染物如THC、NOx、NMHC和CO等发生反应。外壳32用陶瓷、钢材、不锈钢、铬或其他合适材料制成。基芯34制成网状、蜂窝状或其他合适的排气通道结构，用于容纳用催化层叠材料36制成的衬底。该催化叠层材料36中包含一种贵重金属催化剂。常用的催化剂为铂、钯、铑和/或镍。催化转化器30的外壳32是常规大小的，以使其外径和尾部排气管22的内径非常相近。该直径的尺寸可以为1/2至8英寸，外壳32的长度可以为3/4至11英寸，其大小取决于安装它的车辆的尺寸，如小汽车、卡车、摩托车、草坪割草机和/或汽油发电机。
优选规格的基芯34包括一个与直径为1-3/4英寸的尾部排气管相匹配的直径，其长为1-3/4英寸，且每平方英寸有200至700个单元。典型地，两个、三个、或四个这样的基芯34堆叠在一起制成催化转化器30，其优选长度为6英寸。基芯34涂有一层氧化铝，约为总重量的12％(重量比)，同时基芯上还有钯和铂的层叠催化衬底镀层材料36，含量为30至50克每立方英尺，其中钯/铂比为2∶1至6∶1。
催化转化器30通过一个合适的固定夹具38固定在尾部排气管22中，如图1至3所示。也可用其他合适的机构将其固定，如软管夹、消音器夹、压缩管接头、固定托架、固定螺钉、焊接、卷边等。
图3示出第二实施方案，其中催化转化器30安装在距开口端28大约6英寸处。该催化转化器30以与上述第一实施方案中所述相同的方式固定。
使用中，催化转化器30的温度可达到大约500°F，以在污染物排入大气之前将其燃尽。
本发明已在不同车辆排气系统10上进行了测试，有一辆1990年产马自达Miata、一辆1991年产福特Bronco和一辆1993年产道奇Intrepid车。在这些测试中，尾部排气管催化转化器30有一个长为6英寸、直径为2英寸的外壳32，该外壳的直径与尾部排气管22的内径非常接近。该催化转化器30安装在尾部排气管22中，放置在其末端30a距开口28大约1英寸处，并加以固定。测试结果列在表1～4中，从中可见：当在尾部排气管22的末端安装了尾部排气管催化转化器30时，如图1和2所示，废气排放量有了相当大的减少。测试结果还表明使用催化转化器30时对燃油里程没有不良影响。
                                        表1
                                   1990马自达Miata                              0.425车辆          MIATA                    测试类型                 I/M-240             千米/升X测试号        装/未装        THC       CO             NOx       CO2       NMHC      (或MPG)        日期2488          未装           0.099     1.511          1.388     309.552   0.07      28.4           11/9/942490          未装           0.126     1.73           1.544     311.985   0.086     28.14          11/9/942492          装             0.067     1.219          1.33      314.649   0.04      27.99          11/9/942495          未装           0.141     2.007          1.497     309.46    0.106     28.33          11/9/942496          未装           0.121     1.645          1.509     314.339   0.08      27.95          11/9/94减少百分比                   44.9692   29.26157       10.40754  -1.06477  53.21637  0.762276
                                                            HOT 5052497          未装           0.141     1.704          1.285     308.281   0.105     28.48          11/10/942498          未装           0.142     2.043          1.331     314.004   0.103     27.92          11/10/942499          未装           0.174     1.858          1.372     308.207   0.134     28.45          11/10/942509          装             0.061     1.07           0.595     306.198   0.031     28.64          11/10/942510          装             0.096     1.335          0.731     309.498   0.061     28.29          11/10/942511          装             0.059     0.811          0.811     305.571   0.03      28.84          11/10/942512          装             0.06      1.064          0.84      306.839   0.034     28.58          11/10/94减少百分比                   54.7046   42.72971       44.01329  1.011562  65.78947  -1.07543
                                                            HWFET2501          未装           0.04      0.46           1.251     256.664   0.027     34.44          11/10/942503          未装           0.039     0.23           1.524     277.761   0.026     31.88          11/10/942504          未装           0.035     0.514          1.223     256.556   0.022     34.44          11/10/942505          装             0.031     0.181          1.081     255.082   0.019     34.71          11/10/942507          装             0.029     0.124          1.194     256.055   0.018     34.59          11/10/94减少百分比                   21.05263  62.00166       14.64482  3.069037  26        -3.16594
                                     表2
                                1991福特Bronco                                  0.425车辆          BRONCO                   测试类型                 I/M-240             千米/升X测试号        装/未装        THC       CO             NOx       CO2       NMHC      (或MPG)2477          装             0.248     2.382          2.268     524.732   0.172     16.762478          装             0.301     3.623          1.902     524.163   0.216     16.712479          装             0.479     11.372         1.701     521.147   0.365     16.412480          装             0.31      2.801          1.892     535.879   0.236     16.382481          未装           0.43      6.768          1.98      573.886   0.318     15.142482          未装           0.457     11.557         1.965     557.284   0.345     15.372483          未装           0.512     11.795         1.866     573.85    0.393     14.932484          未装           0.531     11.604         1.993     573.708   0.397     14.942485          装             0.367     6.164          1.744     529.409   0.257     16.412486          装             0.404     7.096          1.728     530.284   0.29      16.342487          未装           0.438     8.163          2.054     576.438   0.334     15.01
                             表31993道奇  IntrepidVIN 2B3ED46TXPH558688           所有单位均为  克/英里大约已行驶了102000英里          测试类型-FTP(联邦测试规程)
                                                         0.425
          装有催化转化器                                 千米/升X
测试号    THC      CO       NOx      CO2        NMHC     (或MPG)
2882      0.407    3.422    0.355    345.276    0.358    25.23
2886      0.387    3.902    0.357    344.835    0.338    25.21
2889      0.394    3.022    0.378    337.576    0.353    25.84
2893      0.401    3.333    0.396    344.287    0.354    25.31
2894      0.386    3.167    0.372    349.412    0.340    24.97
平均值    0.395    3.369    0.372    344.277    0.349    25.31
          基准值(未装催化转化器)
2872      0.448    3.813    0.460    439.263    0.398    19.88
2900      0.466    3.265    0.628    444.114    0.412    19.70
2901      0.448    3.560    0.571    442.133    0.396    19.77
2907      0.587    4.148    0.575    434.548    0.524    20.05
AVG       0.487    3.697    0.559    440.015    0.433    19.85减少百分比    18.93279 8.854322 18.69    21.75776   19.39884 -27.5164
                            表41990马自达MiataVIN JM1NA3515L0105501大约已行驶326000英里
          基准值(未装催化转化器)
2803      0.322     3.104     0.744     332.781   0.293     26.22
          装有催化转化器
2819      0.262     2.536     0.564     321.179   0.229     27.24减少百分比    18.63354  18.29897  24.19355  3.486377  21.843    -3.89016
第三实施方案100详述
图4示出尾部排气管催化转化器的第三实施方案100。该第三实施方案100包括一个尾部排气管催化转化器130，它和第一实施方案的催化转化器30基本相同，只是它有一个罐型外壳131，该外壳包含一个内装基芯134的芯壳132。外壳131的末端138稍稍有一锥度，形成一个颈部140，用于装入尾部排气管22’的开口端28’。催化转化器130的外壳131通过夹具38’、卷边、焊接或前述其它固定装置固定在尾部排气管22’上。
外壳131的实际规格基本上和尾部排气管22’的尺寸相匹配。其直径为3/4～8英寸，总长为3/4～11英寸，优选直径为2～4英寸，优选长度为5～6英寸。外壳131有一稍具有锥度的端部138，其直径小于2英寸；外壳的颈部长度为2英寸，用于装入尾部排气管22’的开口28’以获得合适的配合效果。装有基芯134的芯壳132的优选实际规格为：直径1-3/4英寸，长6英寸。
第四实施方案200详述
图5示出尾部排气管催化转化器230的第四实施方案200。该第四实施方案200包括一个尾部排气管催化转化器230，它和尾部排气管催化转化器130基本相同，只是尾部排气管22’内的芯壳132和基芯134的数目和间距不同。催化转化器230有三个有一定间隔的芯壳232，每个芯壳的长均为2英寸，且每个芯壳中都装有基芯234。如图5所示，一个环状的长1英寸(1”)的金属间隔挡圈236使基芯234相互隔开。两个间隔挡圈236使由催化转化器230引起的反压降低。优选地，间隔挡圈236的直径为13/4英寸，长为1英寸。此外，两个基芯234之间的气隙238使排出的气体在每个基芯234处都能得到进一步的催化转化。当排出的气体穿过上一基芯后的气隙238，流经下一个基芯234时，都会发生催化转化反应。每个基芯234均可用固定夹具38’或其他合适装置，如软管夹、消音器夹、压缩管接头、固定托架、固定螺钉、焊接、卷边等定位。装在尾部排气管22’中的催化转化器230的实际规格最好为直径2英寸，总长8英寸，其中包括两个间隔挡圈236。然而，其长度也可从21/2至11英寸变化。
第五实施方案300详述
图6示出尾部排气管催化转化器330的第五实施方案300。该第五实施方案300包括一个尾部排气管催化转化器330，它和第四实施方案200的尾部排气管催化转化器230基本相同，只是它有一个罐型外壳331，该外壳包含三个互相间隔且内装基芯334的芯壳332，并且在每两个芯壳之间都有间隔挡圈336。外壳331的一端为稍具有锥度的端部338，并有一段颈部340用于可滑动地装入尾部排气管22’中。外壳331可通过夹具38’、卷边、焊接或前述固定装置固定在尾部排气管22’上。
转化器330的实际规格为：直径为2.3英寸，总长为2～8英寸。外壳331的总长为13英寸并有一稍具有锥度的端部338，其直径小于2英寸，颈部340长度为2英寸，用于将颈部340插入尾部排气管22’的尾部排气管开口28’以获得合适的配合效果。
第六实施方案400详述
图7示出尾部排气管催化转化器430的第六实施方案400。该第六实施方案400包括一个尾部排气管催化转化器430，它和第五实施方案300的尾部排气管催化转化器330基本相同，只是它有一个更大的罐型外壳431，装有更大直径的芯壳432、更大的基芯434和更大直径的间隔挡圈436。该外壳431的一端为稍具锥度的端部438，并有一段颈部440用于插入尾部排气管22”中。如图7所示，催化转化器外壳431有四个装有基芯434的芯壳432，且在每两个基芯434之间都有一个长一英寸(1”)的金属间隔挡圈346。外壳431可通过夹具38”、焊接、卷边等固定在尾部排气管22”上。当催化转化器430安装在尾部排气管22”上时，外壳431的这种结构确保有足够的废气流量，并且不产生反压。
罐型外壳431的实际规格为：直径为2.3英寸，长为13英寸。外壳431有一具有锥度的端部438，其直径小于2英寸；还有一长度为2英寸的颈部，用于将颈部440插入尾部排气管22”以获得合适的配合效果。每个装有基芯434的外壳432的实际规格均为：直径为2.3英寸，长为2英寸。每个间隔挡圈436的实际规格为：直径为2.3英寸，长为1英寸。这样，转化器430的总长为11英寸。
本实施方案在一辆1989年产的吉普车Wrangler上进行了测试。在这些测试中，外壳432和基芯434的长度分别为2、4、6和8英寸，测试速度为55mph(英里每小时)和30mph。测试结果列在表5中。吉普车Wrangler的基芯434上涂有氧化铝，约占总重量的12％(重量比)，同时基芯上还有铂和铑的层叠催化衬底镀层435，含量大约为50克每立方英尺，其中铂/铑比为5∶1。这是一种低温点火型催化剂，可在400°F而不是900°F点火，由此进一步提高了本发明尾部排气管催化转化器的有效性，如表5所示。
                           表5在一辆1989年产吉普车Wrangler上进行的配方研究配方＝5∶1的铂/铑比，涂层含量为50g/f3下面列出稳态测试结果：速度分别是55英里/小时和30英里/小时减少量的百分比以基准测试值为基准求得VIN 2J4FY19E1KJ157111         里程数18877         日期：1996年2月14日
          环境条件
气压值    THC       CO        NOx       CO2       NMHC      干温度    湿温度
746.2     17.71     10.1      0.07      0.046     8.3       70        68
          基准值测量条件：55英里/小时    五档
          42-49     111-123   16-20     1.921     16-17
          安装2英寸厚的衬底，速度55英里/小时
          23-27     34-40     9.0-19.0  1.93      10.1减少百分比    39％      51.90％   26％
          安装4英寸厚的衬底，速度55英里/小时
          22-25     32-35     1.9-3.5   1.871     11.3减少百分比    42％      56％      85％
          安装6英寸厚的衬底，速度55英里/小时
          17.9-26   29-35     1.9-2.2   1.82      11.3-13.3减少百分比    46％      58％      89％
          安装8英寸厚的衬底，速度55英里/小时
          20-25     35-60     1.3-1.5   1.83      13.1减少百分比    45％      38％      92％
          基准值测量条件：55英里/小时
          37-45     69-85     16-22     1.9       13
          基准值测量条件：30英里/小时    三档
          21-23     63-85     4.0-6.0   1.034     10.5
          安装2英寸厚衬底，速度30英里/小时
          19-24     27-100    0.9-3.1   0.972     n/r减少百分比    15％      36.50％   71％
          安装4英寸厚衬底，速度30英里/小时
          18-24     40-55     0.8-1.2   0.939     9.6减少百分比    17.60％   52％      86％
          安装6英寸厚衬底，速度30英里/小时
          17.9-19.1 46-66     0.2-0.9   0.929     n/r减少百分比    27.50％   46％      93％
          安装8英寸厚衬底，速度30英里/小时
          15.3-19.2 38-57     0.3-0.6   0.981     n/r减少百分比    32.20％   52％      93％
          基准值侧量条件：30英里/小时
          24-27     90-110    6.0-8.0   1.14      10.8
第七实施方案500详述
图8示出尾部排气管催化转化器530的第七实施方案500。该第七实施方案500包括一个尾部排气管催化转化器530，它和第六实施方案400的尾部排气管催化转化器430基本相同，只是它有一个较短的罐型外壳531，该外壳包含一个内装一整体基芯534的整体芯壳532。由于催化转化器530安装在尾部排气管22”上，外壳531的这种结构也确保了有足够的废气流量，并且不产生反压。
外壳531的直径比尾部排气管22”的内径大1/4～4英寸，优选地其直径比尾部排气管的内径大 英寸。外壳531的优选实际规格为直径23/4英寸，长12英寸。外壳531有一具有锥度的端部538，其直径小于2英寸；还有一长度为2英寸的颈部，用于将颈部540插入尾部排气管22”以获得合适的配合效果。转化器530的总长为8英寸。
第八实施方案600详述
图9示出尾部排气管催化转化器630的第八实施方案600。该第八实施方案600包括一个装在外壳631中的尾部排气管催化转化器630，它和第六实施方案400基本相同，只是它具有一个带有排气孔644的稍尖锥端642。该稍尖锥端642使外壳631中产生反压，由此产生更多的热量(+ΔT)，用于使在催化转化器630的装有基芯634的芯壳632中进行的车辆废气的催化转化反应程度得以提高。此外，外壳631的稍尖锥端642也可减少噪声，从而成为一个附加的车辆消音器。
外壳631的实际规格为：总直径为21/4～23/4英寸，总长为15～17英寸，其优选总直径为21/2英寸，优选长度为16英寸。外壳631有一具有锥度的端部638，其直径小于2英寸；还有一长度为2英寸的颈部，用于将颈部640插入尾部排气管22”以获得合适的配合效果。该稍尖锥端642有一2英寸长段，其中有一个直径为2英寸的排气孔开口644。每个芯壳632和基芯634的实际规格为总直径为23/8英寸，长度2英寸。间隔挡圈636的实际规格为总直径23/8英寸，长度1英寸。这样，转化器530的总长为11英寸。第九实施方案700详述
图10示出尾部排气管催化转化器730的第九实施方案700。该第九实施方案700包括一个装在罐状外壳731中的尾部排气管催化转化器730，它和第七实施方案500基本相同，只是它具有一个带有排气孔744的稍尖锥端742。该稍尖锥端742也使外壳731中产生反压，由此产生更多的热量(+ΔT)，用于使在装有整体基芯734的整体芯壳732中进行的车辆废气的催化转化反应程度得以提高。此外，外壳731的稍尖锥端742也可减少噪声，从而成为一个附加的车辆消音器。
外壳731的实际规格为：直径为21/4～23/4英寸，总长为13～15英寸，其优选总直径为21/2，优选长度为14英寸。外壳731有一具有锥度的端部738，其直径小于2英寸；还有一长度为2英寸的颈部，用于将颈部740插入尾部排气管22”以获得合适的配合效果。该稍尖锥端742有一2英寸长段，其中有一个直径为2英寸的排气孔开口744。芯壳732和基芯734的实际规格为总直径为23/8英寸，长度为7英寸。
第十实施方案800详述
图11示出尾部排气管催化转化器830的第十实施方案800。该第十实施方案800包括尾部排气管催化转化器830，它和第三实施方案130基本相同，只是它装在一个更小的罐型外壳831中，该外壳包含一个内装基芯834的较小直径芯壳832。该催化转化器830适用于小型摩托车、摩托车、草坪割草机和汽油发电机等机械。外壳831可推入尾部排气管822的开口端828，并用固定夹具836、焊接、卷边等方法固定。
外壳831的实际规格为：总直径为1/2～1英寸，总长为3～5英寸，其优选总直径为3/4英寸，优选长度为4英寸。外壳631有一稍具锥度的端部838，其直径小于3/4英寸；还有一长度为1英寸的颈部，用于将颈部840插入尾部排气管822的尾管开口828，以获得合适的配合效果。基芯834的实际规格为总直径为23/32英寸，总长2英寸。
第十一实施方案900详述
图12的第十一实施方案900示出尾部排气管催化转化器930。该转化器包括装在罐形外壳931内的一个芯壳932和一个基芯934，该外壳931通过夹子936与尾部排气管22相连。基芯934是一种电加热催化剂，其中嵌有一个装有传感器942的热电偶940。热电偶的另一端和主计算机控制单元相连。在基芯934中央还嵌有加热元件950，它通过一个陶瓷螺母952和罐形外壳931相连。其末端954与用来加热加热元件950的电池线(未示出)相连。电能由车辆上的交流发电机提供。
现有基芯衬底在废气的温度达到大约400°F时开始工作。典型地，要达到这一温度需要3～4分钟，时间的长短取决于行驶速度。当衬底的温度达到400°F且工作效率为50％时点火。
本发明中，当给电加热元件950供能时，大约10秒钟就可以达到400°F，以使点火更早，从而进一步提高效率。
热电偶940检测基芯934的温度。当车辆启动时，或当基芯934的温度低于400°F的任何时候，热电偶940检测到这一低于400°F的温度，然后使加热元件950被供能以立即加热基芯934。当温度达到450°F时，已经点着了火，这时热电偶停止对加热元件950供能。
第十二实施方案1 000详述
图13的第12实施方案1000示出尾部排气管催化转化器1030。如图13所示，该尾部排气管催化转化器1030基本上是常规结构，并包括一个圆柱形外壳1032，其中装有催化层叠材料1036制成的基芯1034，该基芯和排出的气态污染物，如THC、NOx、NMHC、CO等发生反应。该基芯1034有一个进气侧或进气端1034a和一个出气侧或出气端1034b。在基芯1034中嵌有一个小直径的出气管1040，该管有一进气端1042和一出气端1044。在进气端142上装有一个反压释放装置1050，该装置有一进气和出气口1052和1054，用于释放任何积累在进气端1034a处的过量反压。
反压释放装置1050可以是放气阀、微型单向阀、微型卸压阀或任何合适的装置。在本第十二实施方案1000中，该反压释放装置1050是放气阀1050。该放气阀1050总是开着的，并且将其尺寸设计得在催化转化器1030的进气端1034a处的反压超过7英寸水压时，可使废气只流经进气管1060。如果使用单向阀或卸压阀，它们通常是关闭的，且只在反压超过7英寸水压时才打开。一根附加的进气管1060与压力释放装置1050的进气口1052相连，用于容纳所排放出的废气，如图1A所示，当尾部排气管催化转化器1030安装在排气系统10中时，可通过该进气管容纳所排放出的废气来达到降低上述废气的反压的目的。
如表6所示，在排气系统10中采用未装反压释放装置的尾部排气管催化转化器时，出现了气体的反压值超过预定值(大于7英寸水压)的情况，这使排气系统10的工作受到阻碍而且使排气系统10的效率降低。采用带有反压释放装置1050的尾部排气管催化转化器1030时，可使废气更加平稳地排出，不会降低减少废气排出的效率，如表6所示。汽车过分加速、开大油门行驶和车辆负载的陡增(爬一个陡坡)等都会导致排气系统10的反压增加。
还可看出：尾部排气管催化转化器1030在使用中时，该催化转化器1030将使废气在主催化转化器16中的流动时间延长，以使废气在主催化转化器16中停留的附加停留时间内，更充分地反应以进一步降低汽车行驶过程中从排气系统10排出的气体污染物的量。为获得减少废气排出的适当的工作效率，排气系统10中废气的反压应为2～7英寸水压。
外壳1032可用陶瓷、钢、不锈钢、铬或其他合适材料制成。基芯1034可制成网状、蜂窝状或其他合适的通道结构，以便容纳催化剂层叠衬底1036。催化剂层叠物1036中含义一种贵重金属。典型的催化剂有铂、钯、铑和/或镍等。典型地，尾部排气管催化转化器1030的外壳1032的外径在尺寸上和尾部排气管22的内径非常接近。外壳1032的直径可为1/2～8英寸，而其长度可为3/4～11英寸，该尺寸取决于安装它的车辆，如小汽车、卡车、摩托车、草坪割草机、汽油发电机、和/或静止内燃机等。
基芯1034的优选规格包括：直径，其大小与直径为1-3/4英寸的尾部排气管相匹配的，长为1-3/4英寸，其单元含量为每平方英寸200～700个单元。典型地，尾部排气管催化转化器1030采用两个、三个或四个这样的基芯1034堆叠起来组成，或采用一个长为6英寸的优选单个基芯1034组成。基芯1034上涂有氧化铝涂层，其含量约占总重量的12％(重量比)；基芯中有镀钯和铂的催化层叠衬底1036，其中钯和铂的含量为每立方英寸30～50克，钯/铂比为2∶1～6∶1。
尾部排气管催化转化器1030通过合适的固定夹具38固定在尾部排气管22上，如图1A和图13所示。它也可用其他合适装置，如软管夹、消音器夹、压缩管接头、固定托架、固定螺钉、焊接、卷边等固定。
第十三实施方案1100详述
图14详细地示出了尾部排气管催化转化器1130的第十三实施方案1100。该尾部排气管催化转化器1130包括一个大型的罐形外壳1131，其中有一个大直径的芯壳1132，芯壳内装有一个催化层叠材料1136制成的整体基芯1134(如第十二实施方案所述)。外壳1131的进气口1138处有一具有锥度的端部1140，该端部有一段颈部1142，用以可滑动地插入尾部排气管22的末端开口28中；外壳的出气口1144处有一具有锥度的端部1146，该端部有一段颈部1148，用以将废气排放到大气中去。此外，如图14所示，在外壳1131的进气口1138侧面还包括一个圆形开孔1150，用于容纳一条L形进气管1152，该进气管的有一出口段1154，用来安装反压释放装置1050’。
反压释放装置1050’可以是放气阀、微型单向阀、微型卸压阀或任何合适的装置。在本第十三实施方案1100中，该反压释放装置是一个微型单向阀1050’。单向阀1050’通常为关闭状态，只有当L形进气管1152的进气管开口1152a处的反压超过7英寸水压时，该阀才打开以泄放多余的废气。如果使用放气阀，该阀总处在打开状态并设计为只有当反压超过7英寸水压时多余的废气才会通过。如果使用卸压阀，该阀通常为关闭状态，仅当反压超过7英寸水压时才打开。单向阀1050’包括一个进气口1052’和一个出气口1054’，其中进气口1052’与L形管1152的出口段1154相连，出气口1054’与一个出气管1156相连，用以将排气系统10中产生的超量反压释放到大气中去。外壳1131通过夹具38、焊接、卷边等方法固定在尾部排气管22的末端开口28上。此外，外壳1131上的稍尖锥形结构还可以减少噪声，从而充当一个附加的车辆消音器。
外壳1131的实际规格为：总直径为31/2～41/2英寸，总长为3～15英寸，其优选总直径为41/8英寸，优选长度为4英寸。外壳1131有一个具有锥度的端部1140的进气口1138和一个具有锥度的端部1146的出气口1144，该具有锥度的端部的直径小于2英寸，用以将颈部1142插入尾部排气管22的末端开口28，以获得一个合适的配合。装有基芯1134的芯壳1132的实际规格为总直径4英寸，长4英寸。
第十四实施方案1200详述
图15和16详细示出尾部排气管催化转化器1230的第十四实施方案1200。该尾部排气管催化转化器1230包括一个大型的罐形外壳1231，其中有一个大直径的芯壳1232，芯壳内装有一个催化层叠材料1236制成的整体基芯1234(如第十二实施方案所述)。外壳1231的进气口1238处有一具有锥度的端部1240，该具有锥度的端部有一段颈部1242，用以可滑动地插入尾部排气管22的末端开口28中；外壳的出气口1244处有一具有锥度的端部1246，该具有锥度的端部有一段颈部1248，用以将废气排放到大气中。此外，如图16所示，在外壳1231的进气口颈部1242侧面上有一个第一圆形开孔1250，用于容纳一条L形进气管1252，该进气管的有一个出口端1254，用来安装反压释放装置1050”；在外壳的出气口颈部1248的侧面上有一个第二圆形开孔1260，该孔用于容纳一根L形出气管1262，该出气管有一进气端1264，反压释放装置1050”或反压释放阀1050”安装在该进气端上。
反压释放装置1050”可以是放气阀、微型单向阀、微型卸压阀或任何合适的装置。在本第十四实施方案1200中，该反压释放装置是一个微型卸压阀1050”。卸压阀1050”通常为关闭状态，只有当L形进气管1252的进气开口1250处的反压超过7英寸水反压时，该阀才打开以泄放多余的废气。如果使用放气阀，该阀总处在打开状态并设计为只有当反压超过7英寸水压时废气才会通过。如果使用单向阀，该阀通常为关闭状态，仅当反压超过7英寸水压时才打开。反压卸压阀1050”包括一个进气口1052”和一个出气口1054”，其中进气口1052”与L形管1252的出口段1254相连，出气口1054”与出气管1262的进气端1264相连，用以泄放排气系统10中产生的过量反压。外壳1231通过夹具38、焊接、卷边等方法固定在尾部排气管22的末端开口28上。此外，外壳1231上的稍尖锥形结构还可以减少噪声，从而充当一个附加的车辆消音器。
此外，尾部排气管催化转化器1230还包括一层包在外壳1231外面的绝热层1270。该绝热层1270通过一个外部罐形壳1272定位，如图15和16所示。
在操作中，采用一个带有绝热层的尾部排气管催化转化器1230时，由于在该尾部排气管催化转化器1230的基芯1234中，废气的温度仍然保持在一个相对较高的温度(500°F～600°F)，因而与基准情况相比废气的净化效果得到提高。壳体1272用钢、不锈钢、铬等合适材料制成。绝热层1270可用高温玻璃纤维、硅玻璃纤维、膨胀涂层材料、石棉等材料制成。
外壳1231的实际规格为：总直径为31/2～41/2英寸，总长为3～15英寸，其优选总直径为41/8英寸，优选长度为4英寸。外壳1231有一个进气口1238和一个出气口1244，两口分别有一具有锥度的端部1240和1246，该具有锥度的端部的直径小于2英寸，用以将颈部1242插入尾部排气管22的末端开口28，以获得一个合适的配合。装有基芯1234的芯壳1232的实际规格为总直径4英寸，长4英寸。绝热层1270的厚度约为1/2英寸。带绝热层的辅助催化转化器1230的总直径为41/2～51/2英寸，其优选的总直径为51/8英寸。
本发明的带反压释放装置的催化转化器已在不同的车辆排气系统10中进行了测试，其中有：一辆1992年产克莱斯勒切诺基，一辆1989年产的三菱Raider，和一辆1989年产的道奇Aires LE。在表6所示这些实验中，第十四实施方案1200的催化转化器1230有一长为8英寸直径为5英寸的外壳1232，其上装有一个反压释放放气阀1050”，该阀有一个直径为0.015英寸的小孔(表6中的孔#15)或直径为0.017英寸的小孔(表6中的孔#17)。基芯1234的衬底直径为3.66英寸，其每1英寸的催化层叠材料1236上有400个单元，该催化层叠材料1236的钯/铂比为2∶1。在A至F组测试中，该催化转化器1230用夹具38固定并夹紧在尾部排气管22的末端28上。C和F组测试分别使用外壳1232上带和不带绝热层1270(如表6中的“无绝热层”和“有绝热层”所表示的)的催化转化器1230，如图16所示。在表6中，“3.66”是指基芯1234的直径为3.66英寸，“基准”是指A～F组测试中，不使用催化转化器时对排气系统进行测试的结果。在A～F组测试中“模型(无涂层)车”是指基芯1234上没有可进行反应的钯/铂衬底层1236。
表6中所示的测试结果表明：在尾部排气管22的末端28处安装催化转化器1230后，废气中THC、CO和NOx的含量大为减少。当催化转化器1230的外壳1232上包有绝热层1270时所进行的C组和F组测试的结果最佳，其中污染物THC的含量比基准含量分别降低了20.0％和31.1％，污染物CO的含量比基准含量降低了34.1％和19.2％，污染物NOx的含量比基准含量分别降低了28.2％和71.1％。
                                             表6测试组   测试单元类型         测试号   制造商      车型           THC       CO        NOx       ％Eff THC％    Eff CO    ％Eff NOxA        基准                  1       克莱斯勒    切诺基         0.027     1.130     0.110
     模型(无涂层)车        2       克莱斯勒    切诺基         0.042     1.627     0.102     -55.5          -43.9     7.3
     3.66有小孔#17         3       克莱斯勒    切诺基         0.026     0.826     0.077     3.7            26.9      30.0B        基准                  4        三菱       RAIDER         0.594     5.301     1.328
     3.66无小孔            5       三菱        RAIDER         0.686     5.404     0.995     -15.5          -1.9      25.1
     3.66有小孔#15         6       三菱        RAIDER         0.625     4.011     0.961     11.6           24.3      27.6C        基准                  7       道奇        AIRES LE       0.420     9.098     0.404
     3.66有小孔#15无绝热层 8       道奇        AIRES LE       0.404     7.273     0.190     3.8            20.1      52.9
     3.66有小孔#15有绝热层 9       道奇        AIRES LE       0.336     5.998     0.276     20.0           34.1      31.7D        基准                  10      克莱斯勒    切诺基         0.062     1.588     0.369
     模型(无涂层)车        11      克莱斯勒    切诺基         0.054     1.443     0.309     12.9           9.1       16.3
     3.66有小孔#17         12      克莱斯勒    切诺基         0.055     1.082     0.265     11.3           31.9      28.2E        基准                  13      三菱        RAIDER         0.223     2.241     0.633
     3.66无小孔            14      三菱        RAIDER         0.220     2.111     0.533     1.3            5.8       15.8
     3.66有小孔#15         15      三菱        RAIDER         0.169     1.528     0.607     24.2           31.8      4.1F        基准                  16      道奇        AIRES LE       0.244     5.709     0.290
     3.66有小孔#15无绝热层 17      道奇        AIRES LE       0.253     5.529     0.283     -3.7           3.2       2.4
     3.66有小孔#5有绝热层  18      道奇        AIRES LE       0.168     4.611     0.082     31.1           19.2      71.7
                                     18
本发明优点
本发明的一个基本优点是提供了一种安装在尾部排气管末端处或其中的催化转化器，可以进一步降低废气的排放量以达到联邦和各州的排放标准。
本发明的另一个优点是提供了一种安装在尾部排气管末端处或其中的催化转化器，该催化转化器可以通过软管夹、消音器夹、压缩管接头、固定托架、固定螺钉、焊接、卷边等方法简便地连接到尾部排气管的末端。
本发明的另一个优点是提供了一种可以安装在尾部排气管开口末端内部的催化转化器，或作为尾部排气管末端的延伸段。
本发明的另一个优点是提供了一种催化转化器，这种催化转化器在使用中不会使车辆的马力降低或损失。
本发明的另一个优点是提供了一种催化转化器，在安装了本发明的尾部排气管催化转化器的车辆中，通过这种催化转化器可使废气变得相当清洁。
本发明的另一个优点是提供了一种带反压释放装置的尾部排气管催化转化器，该装置可将排气系统的反压保持在一个预定的水平。
本发明的另一个优点是提供了一种带反压释放装置的尾部排气管催化转化器，该装置可使超量的反压从尾部排气管催化转化器转向，并绕过内芯，以保持系统的工作效率。
本发明的另一个优点是提供了一种带反压释放阀的尾部排气管催化转化器，该反压释放阀可以是放气阀、微型单向阀、微型卸压阀等，用以释放在排气系统中尾部排气管催化转化器进气口侧存在的任何积累压力，以保持系统的工作效率。
本发明的另一个优点是提供了一种用于尾部排气管的催化转化器，该催化转化器在每行驶50,000～100,000英里后才需要进行更换。
本发明的另一个优点是提供了一种用于尾部排气管的催化转化器，该催化转化器可以用自动和经济的方法大批量生产，并且较为便宜和耐用。
对前述发明公开中所述的催化转化器可以进行修改、变化和替代，且在某些情况下，本发明的某些特点将在未使用其他特点的情况下采用。应当指出：后续的权利要求，其叙述范围较宽但仍与本发明的精神和范围相一致。

Claims (23)

1.一种用于车辆上的排气系统，具有与一根尾部排气管相连的排气管，安装在该排气管中的一个主催化转化器，和尾部排气管催化转化器，其安装在上述尾部排气管中，该尾部排气管有一个开口端，包括：
a)主催化转化器，安装在上述排气管中；一个尾部排气管催化转化器，该转化器包括一个外壳，该外壳有一层外壁和一个装在该外壳中的催化材料制成的内芯，用于与气态污染物发生化学反应，以减少污染；上述尾部排气管催化转化器有一个内端和一个外端；
b)上述尾部排气管，其中装有上述尾部排气管催化转化器，其中该内端的与尾部排气管的开口端相邻；
c)固定装置，用于将上述尾部排气管催化转化器固定到上述尾部排气管的装置；
d)反压释放装置，该装置装在尾部排气管中，位于上述主催化转化器和上述尾部排气管催化转化器之间，当上述尾部排气管催化转化器内端的废气压力增加到一个预定的压力值以上时，该装置通过使废气绕过上述内芯分流来释放压力，该反压释放装置安装在上述尾部排气管催化转化器的内端；上述尾部排气管中的反压释放装置包括阀体机构，该阀体机构可从放气阀、单向阀和卸压阀等阀体中选取；上述阀体机构可将上述尾部排气管中的反压保持在2-7英寸水压的范围之内。
2.如权利要求1所述的排气系统，其特征在于该反压释放装置还包括一根从上述尾部排气管催化转化器的内芯向外延伸的管，该管有一个第一端，位于尾部排气管催化转化器的内端；还有一个第二端，位于尾部排气管催化转化器的外端，上述阀体机构与该管的第一端相连，且安装在尾部排气管催化转化器的内端处。
3.如权利要求1所述的排气系统，其特征在于上述反压释放装置还包括一根管，该管有一个从上述外壳壁向外延伸的外段，该外段一直延伸到大气，该管安装在尾部排气管催化转化器的内端，且上述阀体机构与该管的外段相连。
4.如权利要求1所述的排气系统，其特征在于上述反压释放装置还包括一根第一管，该管在外壳的内端处穿过外壳的外壁向外延伸；一根第二管，该管在外壳的外端处穿过外壳的外壁向外延伸，上述阀体机构连在第一管和第二管之间。
5.如权利要求1所述的排气系统，其特征在于上述催化材料有一层用铂和铑，或铂和钯制成的催化衬底。
6.如权利要求1所述的排气系统，其特征在于上述固定装置可选用软管夹、消音器夹、压缩管接头、固定托架、固定螺钉、焊接、卷边。
7.如权利要求1所述的排气系统，其特征在于上述催化材料制成的内芯为一个整块，放置在外壳中。
8.如权利要求1所述的排气系统，其特征在于上述尾部排气管催化转化器的直径为1/2～8英寸，长为3/4～11英寸。
9.如权利要求1所述的排气系统，其特征在于上述尾部排气管催化转化器的直径为31/2～41/2英寸，长为3～15英寸。
10.一种车辆排气系统，具有与一根尾部排气管相连的排气管，安装在该排气管中的一个主催化转化器，和尾部排气管催化转化器，其安装在上述尾部排气管中，该尾部排气管有一个开口端，包括：
a)主催化转化器，安装在上述排气管中；一个尾部排气管催化转化器，该转化器包括一个外壳，该外壳有一层外壁和一个装在该外壳中的由催化材料制成的内芯，用于与气态污染物发生化学反应，以减少污染；上述尾部排气管催化转化器有一个内端和一个外端；
b)上述尾部排气管催化转化器的内端与上述尾部排气管的开口端相连，以使该外壳从尾部排气管的开口端向外伸出；
c)固定装置，用于将上述尾部排气管催化转化器固定到上述尾部排气管的装置；
d)反压释放装置，该装置装在尾部排气管中，位于上述主催化转化器和上述尾部排气管催化转化器之间，当上述尾部排气管催化转化器内端的废气压力增加到一个预定的压力值以上时，该装置通过使废气绕过上述内芯分流来释放压力，该反压释放装置安装在上述尾部排气管催化转化器的内端；其特征在于上述尾部排气管中的反压释放装置包括阀体机构，该阀体机构可从放气阀、单向阀和卸压阀等阀体中选取；上述阀体机构可将上述尾部排气管中的反压保持在2-7英寸水压的范围之内。
11.如权利要求10所述的排气系统，其特征在于该反压释放装置还包括一个从上述尾部排气管催化转化器的内芯向外延伸的管，该管有一个第一端，位于尾部排气管催化转化器的内端；还有一个第二端，位于尾部排气管催化转化器的外端，上述阀体机构与该管的第一端相连，且安装在尾部排气管催化转化器的内端处。
12.如权利要求10所述的排气系统，其特征在于上述反压释放装置还包括一根管，该管有一个从上述外壳壁向外延伸的外段，该外段一直延伸到大气，该管安装在尾部排气管催化转化器的内端，且上述阀体机构与该管的外段相连。
13.如权利要求10所述的排气系统，其特征在于上述反压释放装置还包括一根第一管，在外壳的内端处穿过外壳的外壁向外延伸；一根第二管，在外壳的外端处穿过外壳的外壁向外延伸，上述阀体机构连在第一管和第二管之间。
14.如权利要求10所述的排气系统，其特征在于上述催化材料有一层用铂和铑，或铂和钯制成的催化衬底。
15.如权利要求10所述的排气系统，其特征在于上述固定装置可选用软管夹、消音器夹、压缩管接头、固定托架、固定螺钉、焊接、卷边。
16.如权利要求10所述的排气系统，其特征在于上述催化材料制成的内芯为一个整块，放置在外壳中。
17.如权利要求10所述的排气系统，其特征在于上述尾部排气管催化转化器的直径为1/2～8英寸，长为3/4～11英寸。
18.如权利要求10所述的排气系统，其特征在于上述尾部排气管催化转化器的直径为31/2～41/2英寸，长为3～15英寸。
19.如权利要求10所述的排气系统，其特征在于上述外壳包含催化材料内芯的部分的直径比尾部排气管的直径大。
20.如权利要求10所述的排气系统，其特征在于上述外壳包含催化材料内芯的部分的直径和尾部排气管的直径大致相等。
21.如权利要求10所述的排气系统，其特征在于上述外壳有一个进气端和一个排气端，这两端均有一段锥形段，以形成一个尺寸递减的开口，用于降低噪音。
22.如权利要求10所述所述的排气系统，它还包括一个包在上述外壳外面的第二外壳，两者之间有一间隙；在该间隙中装有绝热物质，以防止内芯热量的散失。
23.一种车辆排气系统，包括：排气管，该排气管上有一根带有开口端的尾部排气管；主催化转化器，安装在排气管中；消音器；以及辅助催化转化器，安装在上述排气管中；该系统包括：
a)主催化转化器，安装在上述排气管中；辅助催化转化器，包括一个外壳，该外壳有一层外壁和一个装在该外壳中的催化材料制成的内芯，该内芯用于与气体污染物发生化学反应，以降低废气的排放量；上述辅助催化转化器有一个内端和一个外端；
b)上述辅助催化转化器安装在上述排气系统的排气管中，位于主催化转化器和尾部排气管开口端之间；其中上述外端与该开口端相邻；
c)固定装置，用于将上述辅助催化转化器固定到上述排气管上；
d)反压释放装置，位于上述排气系统中主催化转化器和辅助催化转化器之间，当上述辅助尾部排气管催化转化器内端的废气压力增加到一个预定的压力值以上时，该装置通过使废气绕过上述内芯分流来释放压力，该反压释放装置安装在上述辅助尾部排气管催化转化器的内端；上述排气系统中的反压释放装置包括阀体机构，该阀体机构可从放气阀、单向阀、卸压阀和电控流量开关等阀体中选取；上述阀体机构包括一种机构，用于将上述尾部排气管中的反压保持在2-7英寸水压的范围之内。
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