一種微細通道截面漸變的發動機催化轉化器載體制造技術

本實用新型專利技術涉及一種微細通道截面漸變的發動機催化轉化器載體。該載體置于擴張管道后的殼體內，其微細通道以載體橫截面圓心為中心徑向分布，載體的中心微細通道形態為正多邊形或圓形，通流面積不小于3mm2，沿徑向方向從里到外分布通流面積漸擴的多邊形或扇環微細通道，直至載體外邊緣。微細通道平行于中心軸并沿中心通道四周均勻分布，在以載體橫截面中心為圓心的同一個同心圓上的各微細通道截面形態、大小及布置相同，且在徑向截面上關于中心對稱。當氣流流經該載體時，載體中心區域與邊緣區域的氣流流速趨于均勻分布，流動性能好，載體溫度分布也比較均勻，可避免熱應力集中，從而提高了發動機尾氣轉化效率和催化轉換器使用壽命。

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種微細通道截面漸變的發動機催化轉化器載體，屬于發動機排氣系統領域，具體是一種微細通道的通流面積沿徑向方向從中心到外緣逐漸增大的發動機催化轉化器載體。
技術介紹
隨著科學技術的進步，汽車工業得到了快速發展，而尾氣排放量也隨之大幅增加，造成了極大的空氣污染。與此同時，人們的環保意識逐步增強，并且法律對汽車尾氣排放也提出了越來越高的要求，因此，國內外針對處理發動機尾氣的催化轉化器的研究也越來越多。發動機催化轉化器設計時需要考慮催化劑的使用效率及氣流在催化轉化器中的流動特性兩個重要因素。實際中，催化劑均勻涂抹在載體上，當氣流流經載體時發生催化反應，產生無害的氣體排放到大氣中，因此催化劑能否得到高效利用使得催化劑載體的研究設計顯得極為重要。現有的發動機催化劑載體一般都為等通流面積的規則三角形、四邊形、五邊形或六邊形等多邊形蜂窩型結構。這種結構具有一定的通隙比，能保證氣流與載體有較好的接觸程度。然而，氣流流經此結構時往往會造成氣流流速分布不均勻，其中中心區域氣流速度快且溫度高，而邊緣氣流速度慢且溫度低。由于流速分布不均勻，加速了中心區域催化劑的老化，而邊緣區域催化劑卻得不到合理利用，導致催化劑利用率低并降低了催化效果。同時，流速分布不均導致載體徑向溫度梯度較大，使載體橫向產生了較大的熱應力，更加縮短了使用壽命。針對以上情況，現有研究人員提出了幾種解決方案:一是采用多載體安放，在相鄰載體之間余留一段緩沖區，使得氣流速度趨于同步；二是將載體的頭部和尾部做成凸型，使得載體中心區域的徑向長度大于邊緣區域的徑向長度，以降低管道中心區域的氣流流速，來獲得較好的流動分布均勻性。盡管上述方法具有一定的可行性，然而卻增加了排氣阻力和排氣背壓，且不利于發動機的動力性能。鑒于以上不足，現提出一種穩定的，具有更好的流動分布均勻性，便于加工制造且造價便宜、節省材料的載體形式。
技術實現思路
本技術旨在解決發動機尾氣流經載體時中心區域溫度高及氣流速度快而載體邊界區域溫度低及氣流流速較慢，以致中心區域催化劑加速老化而邊緣載體上催化劑利用率低以及載體橫截面產生較大熱應力而縮短載體使用壽命的問題。為解決上述問題，本技術的具體技術方案如下：該載體置于發動機催化轉化器的擴張管道后的殼體內，其特征在于：各微細通道以載體橫截面圓心為中心徑向分布，載體的中心微細通道形態為正多邊形或圓形，通流面積不小于3mm2，沿徑向方向從里到外分布通流面積漸擴的多邊形或扇環微細通道，直至載體外邊緣。載體的氣流通道為若干不同形態，所述微細通道的通流面積在背離中心軸的徑向方向上逐步增大。所述載體的微細通道可制成三角形、四邊形、五邊形、六邊形等其他多邊形及各種異型形態，其通流面積從中心軸徑向向四周逐漸增大的過程中，各種通道為漸變的四邊形、五邊形等多種形態。所述載體其特征在于：該載體的微細通道平行于中心軸并沿中心通道四周均勻分布且在徑向截面上關于中心對稱，以保證氣流流速分布均勻及較小的滯止壓力而不影響發動機效率。所述載體其特征在于：載體上涂覆一層約0.6~3mm的催化劑活性層，以充分保證催化劑的催化作用。由于流經載體中心和邊緣區域的氣流流速差相對較大，為了更好的保證氣流速度的均勻性，該載體中心微細通道的通流面積在3~4mm2間，與之相鄰微細通道的通流面積差在0.2~0.4mm2之間。在保證氣流分布均勻性的同時，該布置也保證了一定的通隙比，從而保證尾氣與催化劑有足夠的接觸面積并降低了氣流阻力。進一步，為保證尾氣能很好的流經載體而充分發生催化作用并對載體不產生較大側壓力，所述載體的微細通道的通流面積不小于3mm2。總體而言，本技術所述載體置于發動機催化轉化器的擴張管道后的殼體內，其中心為一個正多邊形或者圓形的微細通道，在中心微細通道四周均勻分布多種形態的微細通道，在以載體橫截面中心為圓心的同一個同心圓上的各微細通道截面形態、大小及布置相同，但其微細通道的橫截面積大于中心微細通道并向載體邊界逐步增大；最終，在徑向方向載體微細通道的通流面積由中心軸向邊緣逐步增大，使得氣流流經載體時，氣流速度梯度在背離中心軸方向上逐步減小，以致載體中心區域的氣流流速與載體邊緣的氣流流速趨于相同，從而獲得較好的氣流流動均勻性；這樣既充分利用了載體邊緣的催化劑，又減緩了中心區域催化劑的老化，也不會因溫度分布不均而使載體橫截面產生熱應力而降低載體的使用壽命；同時，這種載體結構也降低了發動機的排氣阻力，減小了對發動機動力性能的影響。附圖說明圖1是本技術同心扇環微細通道的結構示意圖；圖2是本技術四邊形微細通道的結構示意圖；圖3是本技術同心扇環微細通道的軸測圖。具體實施方式現將列舉兩種本技術的實施方案并結合附圖來進行示例性描述。盡管本技術結合實施方案進行描述，但本技術的氣流微細通道形態、大小及布置方式不受所訴方案的限制。本技術所述的是一種微細通道截面漸變的發動機催化轉化器載體，其設置于發動機催化轉化器擴張管后的殼體內。下面結合附圖對本技術做進一步詳細說明：如圖1所示，為本技術的實施例1，其主要由微細通道1、2、3和殼體4組成。中心區域微細通道1的通流面積最小且在3~4mm2之間，使得氣流能順利通過載體通道且對載體壁不產生較大側壓，載體邊緣微細通道3的通流面積最大；其中，中心通道1比分布其周圍的微細通道通道2的通流面積小0.2~0.4mm2，相鄰微細通道的通流面積差均在0.2~0.4mm2之間并且以此規律在截面徑向方向上逐漸增大；這主要是中心區域和邊緣區域的氣流速度差相對較大，此設計有利于得到速度較均勻的氣流分布。該載體的微細通道以載體橫截面圓心為中心徑向分布，通流面積沿徑向方向從里到外逐步增大，直至載體邊緣，而且微細通道平行于中心軸并向中心通道四周均勻分布且在徑向截面上關于中心對稱，以保證較小的滯止壓力。該載體中心區域的微細通道為圓形，之后由中心向四周散發微細通道面積漸擴的漸變扇環，以合理利用載體的有效部位，保證一定的通隙比，并增加氣流與載體的接觸面積。該載體的壁厚在0.8~1mm之間，在載體壁面上涂覆具有催化劑活性涂層，涂層厚度在0.6~3mm之間。如圖2所示，為本技術的實施例2，其基本結構形式及布置與實施例1相似，主要由微細通道5、6、7和殼體8組成。中心微細通道為通流面積在3~4mm2之間的圓形通道，其四周為沿徑向發散且通流面積逐步增大的等腰梯形或五邊形通道；各個微細通道以載體橫截面中心徑向散發且通流面積逐步增大，直至載體邊緣，而且微細通道平行于中心軸并向中心通道四周均勻分布，在徑向截面上關于中心對稱，與此同時，在以載體橫截面中心為圓心的同一個同心圓上的各微細通道截面形態大小及布置相同；同時，載體壁厚在0.8~1mm之間，其上涂覆0.6~3mm厚的催化劑活性涂層。上述兩種方案，當氣流流經發動機催化轉換器載體時，位于中心區域的氣流由于載體中心區域微細通道截面積較小，流動阻力增大，氣流速度迅速降低，而流向載體邊緣的氣流由于微細通道通流面積增大，流動阻力減小，流速加快，從而改善氣流流速分布的均勻性，降低了中心區域老化速度，并提高邊緣區域催化劑利用率，還避免了載體內因溫度分布不均而導致其橫截面產生熱應力的問題，提高了使用壽命并減小了對發本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種微細通道截面漸變的發動機催化轉化器載體，該載體置于催化轉化器擴張管道后的殼體內，其特征在于：各微細通道以載體橫截面圓心為中心徑向分布，載體的中心微細通道形態為正多邊形或圓形，通流面積不小于3mm2，沿徑向方向從里到外分布通流面積漸擴的多邊形或扇環微細通道，直至載體外邊緣。

【技術特征摘要】
1.一種微細通道截面漸變的發動機催化轉化器載體，該載體置于催化轉化器擴張管道后的殼體內，其特征在于：各微細通道以載體橫截面圓心為中心徑向分布，載體的中心微細通道形態為正多邊形或圓形，通流面積不小于3mm2，沿徑向方向從里到外分布通流面積漸擴的多邊形或扇環微細通道，直至載體外邊緣。2.根據權利要求1所述的一種微細通道截面漸變的發動機催化轉化器載體，其特征在于：該載體的微細通道...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張建平，胡勝，龔曙光，曹尉南，夏小霞，周國強，
申請(專利權)人：湘潭大學，
類型：新型
國別省市：湖南;43