[发明专利]一种具有新型扩张管导流装置和海泡石载体的发动机催化转化器

说明书

本发明涉及一种具有新型扩张管导流装置和海泡石载体的发动机催化转化器，由法兰、扩张管、导流装置、固定筋板、壳体、减震层、海泡石载体和收缩管组成；扩张管为光滑的流线型曲面结构，消除了扩张管内局部流动损失，其尾部曲面折弯段用于改变尾气流向；扩张管内设有导流装置，扩张管内壁和导流装置外壁协同对尾气进行导流，使得气流通过海泡石载体时流动分布更加均匀；增加固定筋板，将导流装置固定在扩张管内壁；本发明适用不同工况下汽油机或柴油机的尾气净化，也适用不同孔密度、孔形状的陶瓷蜂窝载体和金属载体；载体催化剂涂层材料中增加海泡石，增大了尾气复合转化效率；收缩管也采用流线型曲面，减小了收缩管内流动阻力，装置结构简单。

技术领域

本发明涉及一种发动机催化转化器，具体涉及一种具有新型扩张管导流装置和海泡石载体的发动机催化转化器。

背景技术

传统的发动机催化转化器，其扩张管设计成壁面为直边形曲面、截面逐渐增大的圆台结构，其缺点是汽车尾气进入扩张管时，易在扩张管的近壁面形成涡流、气壁分离等现象，使得扩张管内部形成较大的局部流动损失，同时使得载体前端的汽车尾气在径向上分布不均。传统催化转化器的载体中心区域由于流量大、温度高，易因产生的较大热应力而快速老化，而载体边缘区域流量较小，载体利用率低，使得整体上，载体的转化效率和利用率低下。此外，现有催化转化器的改进结构，其主要特点为在扩张管内加装多层喇叭状导流板或螺旋叶片式导流装置，虽然可以有效消除扩张管内的局部流动损失，但这种导流装置只是强迫气流改变流向，使其流向多层喇叭状导流板中间并沿着导流板流动，增大了流动阻力，两者使汽车尾气通过载体时的流动均匀性仍不够理想。本发明将扩张管设计成光滑的流线型曲面结构，同时将导流装置设计成空心、封闭、壁面为流线型曲面，且前壁面为人字型曲面，背壁面为ω型曲面的旋转曲壳结构，使得导流装置和扩张管共同起导向作用，汽车尾气先流向导流装置的两端，再沿催化转化器的径向汇入导流装置尾部，最后汇入海泡石载体内部，利用CFD软件进行数值模拟发现这种设计不仅可以降低流动阻力，消除扩张管内的局部流动损失，同时可极大地提高载体内部的流动均匀性。更重要的是，传统催化转化器载体的催化剂涂层使用贵金属材料，只具有单一的催化反应作用，其比表面积较小，故需负载大量贵金属才能满足较高的排放标准，这使得催化转化器的生产成本较高。海泡石晶体为层链状结构，其特有的结构决定它具有很好的吸附性能、流变性能和催化性能，湘潭称为中国的“海泡石之都”，湘潭地区的海泡石不含石棉、无毒、无放射性，具有高热稳定性、高吸附性和大比表面积的特点，在发动机催化转化器载体催化剂涂层材料中使用海泡石，在较小的贵金属负载量条件下即可对发动机尾气同时实现较高的化学催化反应和物理吸附净化复合型转化效率，节约了生产成本。

发明内容

本发明的目的在于针对现有催化转化器结构中存在的缺陷，提出一种具有新型扩张管导流装置和海泡石载体的发动机催化转化器结构，使得催化转化器内部压力损失更小，同时使得载体内部的汽车尾气分布更加均匀，从而提高载体利用率和使用寿命，在载体催化剂涂层材料中使用海泡石，在较小的贵金属负载量条件下即可达到较高的催化效率，节约了生产成本。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：