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一种具有消音导流装置的 发动机催化型微粒捕集器

阅读：393发布：2020-05-08

专利汇可以提供一种具有消音导流装置的发动机催化型微粒捕集器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种具有消音导流装置的发动机催化型微粒捕集器，由进气法兰、一级小孔消音进气管、二级小孔消音管、壳体、催化转化部分减震层、催化转化部分、间隙结构、催化型微粒捕集部分、催化型微粒捕集部分减震层、一级消音穿孔板、二级消音穿孔板、收缩管、排气管、排气法兰组成。采用新型双级套筒小孔消音管与错位小孔布置的双层消音穿孔板，改进催化转化部分载体形状，能够进一步优化尾气净化与消音后处理，具有结构紧凑、性能良好、运行稳定等优点。，下面是一种具有消音导流装置的发动机催化型微粒捕集器专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种具有消音导流装置的发动机催化型微粒捕集器，其特征在于一种具有消音导流装置的发动机催化型微粒捕集器由进气法兰1、一级小孔消音进气管2、二级小孔消音管3、壳体4、催化转化部分减震层5、催化转化部分6、间隙结构7、催化型微粒捕集部分8、催化型微粒捕集部分减震层9、一级消音穿孔板10、二级消音穿孔板11、收缩管12、排气管13、排气法兰14组成。
2.根据权利要求1所述的一种具有消音导流装置的发动机催化型微粒捕集器，其特征在于：所述一级小孔消音进气管2右侧为封闭状态，且处于壳体4内的管壁上开有小孔。
3.根据权利要求1所述的一种具有消音导流装置的发动机催化型微粒捕集器其特征在于：所述二级小孔消音管3与一级小孔消音进气管1轴线相重合，并且在管壁与右侧均开有小孔。
4.根据权利要求1所述的一种具有消音导流装置的发动机催化型微粒捕集器其特征在于：所述催化转化部分6载体设置在二级小孔消音管3径向以及右侧区域。
5.根据权利要求1所述的一种具有消音导流装置的发动机催化型微粒捕集器其特征在于：所述催化转化部分6右侧和催化型微粒捕集部分8左侧之间设置10-50mm的间隙结构7。
6.根据权利要求1所述的一种具有消音导流装置的发动机催化型微粒捕集器其特征在于：所述一级消音穿孔板10与二级消音穿孔板11开有呈错位布置的小孔。
7.根据权利要求1所述的一种具有消音导流装置的发动机催化型微粒捕集器其特征在于：所述催化转化器6与催化型微粒捕集器8载体原材料均为海泡石。

说明书全文

一种具有消音导流装置的发动机催化型微粒捕集器

技术领域

[0001] 本发明涉及发动机尾气净化技术领域，具体为一种具有消音导流装置的发动机催化型微粒捕集器。

背景技术

[0002] 伴随着我国经济实力的突飞猛进，人们的生活质量不断提高，人们对于机动车的需求量也逐渐增大，机动车的保有量迅速增加。日益严格的排放法规对发动机排放控制提出了更高的要求，仅依靠机内净化的方式来控制发动机微粒的排放量已经不能满足当前排放标准和法规的要求，而催化转化器与催化型微粒捕集器是目前控制发动机尾气污染物与微粒排放最有效、最具发展潜力的技术之一。催化转化器能够将发动机尾气中的HC、CO等污染物进行净化，同时将排气中的NO转化生成具有强氧化性的NO2。催化型微粒捕集器通过其多孔道结构能够实现发动机尾气中微粒的捕集，NO2连续氧化微粒捕集器过滤体内的微粒，从而实现催化型微粒捕集器的再生。

[0003] 城市噪声污染中，由机动车辆产生的噪声占很大的比例，这种噪声给人们的日常生活和健康带来很大的危害。机动车噪声污染中，发动机的排气系统噪声占有很大的比例。随着发动机技术的不断发展，发动机转速和功率大大提高，排气噪声也越来越大。目前，最有效的控制排气噪声的方法就是在发动机后增加排气消音器。

[0004] 为了节省排气后处理系统空间，可以将发动机的尾气净化装置与排气噪声控制装置有机组合，设计成一体式结构，实现发动机尾气净化和排气噪声控制的双重功能。因此，设计开发结构紧凑、性能良好、运行稳定的发动机催化型微粒捕集器具有重要的意义。

发明内容

[0005] 针对现有技术的不足，本发明提供了一种具有消音导流装置的发动机催化型微粒捕集器，一体式的结构设计能够对发动机排放尾气中的HC、CO、PM等污染物进行净化处理的同时，通过设置消音结构对发动机排气噪声进行控制，与此同时，具有一定的导流作用的前置消音结构能够使得催化转化部分载体内部的尾气分布更加均匀，从而提高载体利用率与使用寿命。

[0006] 本发明所采用的技术方案为：一种具有消音导流装置的发动机催化型微粒捕集器用于发动机排气系统中，优选地，一种具有消音导流装置的发动机催化型微粒捕集器在装配状态下呈水平布置，其特征在于一级小孔消音进气管、二级小孔消音管、催化转化部分减震层、催化转化部分、间隙结构、催化型微粒捕集部分、催化型微粒捕集部分减震层、一级消音穿孔板、二级消音穿孔板等结构安装在横截面为圆形的壳体中。

[0007] 一级小孔消音进气管右侧为封闭状态，且处于壳体内的管壁上开有小孔；二级小孔消音管与一级小孔消音进气管轴线相重合，并且在管壁与右侧均开有小孔，本实施例中一级小孔消音进气管与二级小孔消音管小孔均为均匀分布。

[0008] 所述催化转化部分载体设置在二级小孔消音管径向以及右侧区域，载体区域均为多孔介质，其材料为海泡石，表面涂有贵金属催化剂。

[0009] 所述催化型微粒捕集部分是一系列连续交替堵塞的进出孔道组成，排气由进口孔道进入捕集部分，通过多孔介质壁面，微粒得到捕集，然后气流从分布在进口孔道四周的出口孔道流出，所述催化型微粒捕集部分多孔介质载体材料为海泡石，表面涂有贵金属催化剂。

[0010] 进一步地，所述催化转化部分载体多孔介质载体制备材料为海泡石，其制备方法为：将海泡石浸渍在浓度为1mol/L的盐酸中处理18h后，经过干燥焙烧后得到酸性海泡石，再将酸性海泡石浸渍于一定浓度的催化剂溶液中进行超声波浸渍处理，最后经过高温恒温焙烧，得到催化剂负载的海泡石载体。

[0011] 所述催化转化部分与催化型微粒捕集部分载体均与壳体的内表面间隔开一定间距，该间距可根据所用装置的类型和设计而变化。该间距间填满减震层，可为催化转化部分和催化型微粒捕集部分载体提供弹性支撑。弹性减震层既提供对外部环境的隔热，又提供对脆性结构的机械支撑，从而在宽的后处理操作温度范围内保护脆性结构不受机械冲击的影响。

[0012] 所述催化转化部分右侧和催化型微粒捕集部分左侧之间形成的密闭空间为中间间隙结构，间隙结构宽度为10-50mm。

[0013] 所述一级消音穿孔板与二级消音穿孔板布置于催化型微粒捕集部分右侧，一级消音穿孔板与二级消音穿孔板上均布置有均匀分布的小孔，且一级消音穿孔板与二级消音穿孔板上小孔呈错位布置，即一级消音穿孔板上小孔轴线与二级消音穿孔板上小孔轴线均不在同一条直线上。

[0014] 进一步地，利用Fluent 软件对一种具有消音导流装置的发动机催化型微粒捕集器模型进行数值模拟，可为其结构优化设计提供指导。

[0015] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：（1）采用新型双级套筒小孔消音管，能够在有效消除发动机排气噪声的同时起到一定的导流作用，使得催化转化部分载体内部的汽车尾气分布更加均匀，从而提高载体利用率与使用寿命；
（2）通过改进催化转化部分载体形状，增大发动机排气尾气与催化转化部分的接触面积，从而提高发动机尾气中HC、CO等污染物的净化效率以及NO向NO2的转化效率；
（3）通过设置错位小孔布置的双层消音穿孔板，增加了发动机尾气来回反射流动、能量衰减，实现消声降噪的目的；
（4）本发明布置将催化转化部分与催化型微粒捕集部分串联连接，通过化学反应、吸附、沉积、撞击等机理，能有效降低汽车尾气排放中的有害气体、捕集尾气中的微小颗粒物，大幅降低汽车排气中污染物的排放浓度，且催化转化部分与催化型微粒捕集部分载体的多孔介质特性在进一步降低排气噪声方面也具有一定效果；
（5）通过在催化转化部分右侧与催化型微粒捕集部分左侧之间设置一定间隙结构，能够促使由催化转化部分净化的排气气体重新分配进入催化型微粒捕集部分，有效调节尾气气流均匀性，提高微粒捕集效率；
（6）采用具有高热稳定性、高吸附性、大比表面积和无毒无放射性的海泡石作为催化转化部分与催化型微粒捕集部分载体，能够有效提升尾气净化效率；
（7）能够实现了发动机排气净化与消声的一体化结构设计，能优化和节省排气后处理系统空间结构，具有结构紧凑、性能良好、运行稳定等优点。
附图说明

[0016] 图1为一种具有消音导流装置的发动机催化型微粒捕集器整体结构半剖示意图。图中： 1.进气法兰、2.一级小孔消音进气管、3.二级小孔消音管、4.壳体、5.催化转化部分减震层、6.催化转化部分、7.间隙结构、8.催化型微粒捕集部分、9.催化型微粒捕集部分减震层、10.一级消音穿孔板、11.二级消音穿孔板、12.收缩管、13.排气管、14.排气法兰。

[0017] 图2为一种具有消音导流装置的发动机催化型微粒捕集器中催化型微粒捕集部分过滤体内部通道流动模型。

[0018] 图3为一种具有消音导流装置的发动机催化型微粒捕集器中心平面的二维CFD仿真速度矢量分布云图。

[0019] 图4为一种具有消音导流装置的发动机催化型微粒捕集器中心平面的二维CFD仿真压力分布云图。

具体实施方式

[0020] 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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0021] 参阅图1，一种具有消音导流装置的发动机催化型微粒捕集器包括进气法兰1、一级小孔消音进气管2、二级小孔消音管3、壳体4、催化转化部分减震层5、催化转化部分6、间隙结构7、催化型微粒捕集部分8、催化型微粒捕集部分减震层9、一级消音穿孔板10、二级消音穿孔板11、收缩管12、排气管13、排气法兰14。

[0022] 一级小孔消音进气管2右侧为封闭状态，且处于壳体4内的管壁上开有小孔；二级小孔消音管3与一级小孔消音进气管2轴线相重合，管壁上均开有小孔；催化转化部分6载体设置在二级小孔消音管3径向以及右侧区域，载体区域均为多孔介质，其材料为海泡石，表面涂有贵金属催化剂；催化型微粒捕集部分8如图2所示是由一系列连续交替堵塞的进出孔道组成，排气由进口孔道进入捕集部分，通过多孔介质壁面，微粒得到捕集，然后气流从分布在进口孔道四周的出口孔道流出，所述催化型微粒捕集部分多孔介质载体材料为海泡石，表面涂有贵金属催化剂；催化转化部分6与催化型微粒捕集部分8载体均与壳体4的内表面间均隔开一定间距，该间距填满催化转化部分减震层5或催化型微粒捕集部分减震层9；催化转化部分6右侧和催化型微粒捕集部分8左侧之间形成的密闭空间为中间间隙结构7；
一级消音穿孔板10与二级消音穿孔板11布置于催化型微粒捕集部分8右侧，一级消音穿孔板10与二级消音穿孔板11上均布置有均匀分布的小孔，且一级消音穿孔板10与二级消音穿孔板11上小孔呈错位布置，在其后安装有收缩管12与排气管13。

[0023] 工作原理：发动机的排气高速尾气气流流入一级小孔消音进气管2，由于一级小孔消音进气管2右侧封闭，尾气经由一级小孔消音进气管2周向小孔流入二级小孔消音管3进行消音导流处理后流经催化转化部分6，催化转化部分6能够将发动机排气中的HC、CO等污染物进行净化，同时将排气中的NO转化生成具有强氧化性的NO2，进行净化的尾气在流经间隙结构7重新进行气流分配后流入催化型微粒捕集部分8，尾气分别流入间隔排列的各滤芯进口通道，排气从滤芯进口通道进入以后，由于进口通道在右侧被进口通道堵头堵住，出口通道在左侧被出口通道堵头堵住，使得排气只能穿过通道之间的多孔介质壁面，从相邻的另一个通道也就是滤芯出口通道流出，在此过程中，排气中的颗粒物(碳烟)被沉积在作为过滤材料的所述进口通道的多孔介质壁面上，实现排气中颗粒物的捕集功能，与此同时，微粒与NO2发生反应，催化型微粒捕集部分8得到再生，最后干净的尾气经由一级消音穿孔板10与二级消音穿孔板11消音后从排气管13中排出。

[0024] 利用Fluent软件对一种具有消音导流装置的发动机催化型微粒捕集器模型进行数值模拟，可为其结构优化设计提供指导，图3为一种具有消音导流装置的发动机催化型微粒捕集器中心平面的二维CFD仿真速度矢量分布云图，图4为一种具有消音导流装置的发动机催化型微粒捕集器中心平面的二维CFD仿真压力分布云图，从图中可以看出，在催化转化部分的海泡石载体内部，流速的分层较少，流体大多以均匀的流动速度通过整个海泡石载体，这说明新型消音导流装置可以有效调节发动机尾气在进入催化转化部分前的流动方向与流动速度，改善径向尾气分布，使海泡石载体内部流体流动整体变得均匀，达到了预期的优化效果。

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