机动车尾气净化用催化装置的制作方法

本发明涉及机动车尾气排放技术领域。更具体地说，本发明涉及一种机动车尾气净化用催化装置。

背景技术：

随着经济的快速发展，人们对机动车辆的需求与日俱增，国内机动车的生产量及保有量急剧增加，机动车尾气污染问题也越来越严重。机动车污染控制措施分为机内净化和机外控制两类技术，其中催化转化器是改善汽车排放，降低汽车尾气污染的重要部件，它的外部利用双层不锈薄钢板制成筒形，在双层薄板夹层中装有绝热材料——石棉纤维毡，而内部在网状隔板中间装有净化剂。当汽车发动机通过排气管排气时，进行氧化-还原化学反应，使有害气体变成无害气体，使得汽车排放的尾气得以净化。

随着排放法律法规的不断提高，提高催化转化器的效率及延长使用寿命成为现阶段研究的焦点。现有的三元催化器中，由于结构因素，使得排气流经三元催化器载体部分时，部分催化反应不完全，无法将三元催化器的最佳性能发挥出来，而且过渡的局部催化强度可能过大，缩短了催化器的使用寿命。

因此亟需寻找一种能使内部气体流经催化器载体部分的时间增长，使催化反应更充分，从而有效提高催化装置的转化效率及利用率的机动车尾气催化净化装置。

技术实现要素：

本发明的一个目的是解决上述问题，并提供后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种机动车尾气净化用催化装置，改变催化剂载体的结构，通过二个紧密接触的载体结合第二载体中隔板的设置使气流流经催化器载体的时间增长，使催化反应更充分，从而有效提高催化装置的转化效率及利用率。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种机动车尾气净化用催化装置，包括：

壳体，其包括主体部和分别位于所述主体部两侧的进气部和出气部；

负载有催化剂的催化剂载体，其位于所述壳体内的主体部中；

衬垫，其固定于圆柱形的所述主体部内，所述衬垫设于所述催化剂载体和所述主体部之间；

所述催化剂载体沿进气方向依次包括：

第一载体，其包括一对关于主体部的轴线对称设置的上载体和下载体，上载体和下载体分别与所述衬垫在轴线上方的上部与轴线下方的下部贴合固定，所述上载体和所述下载体相对的面为凸起的弧形面；

第二载体，其为圆柱形且与第一载体紧密接触，所述第二载体与所述第一载体并排设置且与所述衬垫固定；

其中，第二载体包括：

内芯，其为圆柱形；

外层，其设置在所述内芯外部，所述外层包括最外层的外壳和多层依次围设所述内芯的第一隔板，所述外壳中的多个第一隔板的端面分别位于不同平面且呈凸起状，多个端面中靠近所述内芯的端面距离所述内芯的中心最远；

相邻的两个所述第一隔板和所述外壳与所述第一隔板之间均设有多个绕中心设置的单元空间，所述单元空间由三角形的第二隔板围设而成。

优选的是，所述催化剂载体为陶瓷或金属制成的蜂窝载体。

优选的是，外壳为金属材质，第一隔板和第二隔板均为陶瓷材质。

优选的是，所述进气部中设有导气装置，所述导气装置包括：

导流板，其固定卡设在所述进气部中，所述导流板垂直于进气方向设置，所述导流板上设有多个引气孔；

气流搅拌叶，其固定在所述导流板上，所述气流搅拌叶包括：

固定设置在所述导流板靠近所述进气部一侧的驱动装置；

与所述驱动装置相连，穿过所述导流板且延伸到所述导流板远离所述进气部一侧的搅拌杆；以及

固定在所述搅拌杆的远离所述进气部一端的至少一对叶片。

优选的是，所述上载体和所述下载体的最近距离大于一对所述叶片的最大叶边距。

优选的是，每两个相邻的第一隔板的端面之间的距离和所述外壳的端面与所述第一隔板的端面的距离均为1～3cm。

优选的是，所述催化剂载体为金属材质制成，其使用前经过以下处理：

s1、将蜂窝状的催化剂载体浸入质量分数为10～20％的盐酸溶液中，在30～50khz超声波下浸泡5～10min后用去离子水冲洗，然后在80～100℃下微波干燥3～5h；

s2、向无水乙醇中加入30～50g/lγ-al2o3粉、5～20g/l铝粉、5～15g/l纳米二氧化钛以及浓度为3～6mg/l的聚丙烯酸，搅拌30min后再在30～50khz超声波振荡器作用30min得到第一溶液；

s3、以催化剂载体为阴极，不锈钢板为阳极，催化剂载体浸没在所述第一溶液中，施加30～50v直流电压30～40min，然后晾干催化剂载体；

s4、将晾干后的催化剂载体置于马弗炉中400～500℃下焙烧4～6h，然后配置浓度为0.4～0.8mmol/l的含有铂或钯的可溶性盐且浓度为1.5～2.5mmol/l的含有铈或镧的可溶性盐的混合溶液，将焙烧后的催化剂载体先用甲醇冲洗，再用去离子水冲洗，浸泡在所述混合溶液中在50～60℃下微波加热1～2h，用去离子水冲洗晾干后，在70～80℃下干燥2～4h，然后在450～650℃下焙烧1～2h，即得到负载催化剂后的催化剂载体。

本发明至少包括以下有益效果：

本发明的机动车尾气净化用催化装置中，改变催化剂载体的结构，通过二个紧密接触的载体结合第二载体中隔板的设置使气流流经催化器载体的时间增长，使催化反应更充分，从而有效提高催化装置的转化效率及利用率。催化剂载体中包括二个紧密接触的第一载体和第二载体，第一载体包括一对对称设置的上载体和下载体，上载体、下载体和第二载体一起构成一个环形将气流包围，其中部分气流在第一载体的凸起的弧形面中的催化剂作用下催化反应，另一部分继续前进到达第二载体，且不断在上载体、下载体以及第二载体构成的三面环形中循环，与第一载体或第二载体中的催化剂反复接触，使气流与催化剂接触更加充分。其中外壳中的多个第一隔板的端面分别位于不同平面且呈凸起状，使气流每次从第一个第一隔板到达相邻的第一隔板的阻力增大，从而进一步使气流与催化剂充分接触，延长气流流经催化器载体的时间，催化剂使用也更加充分，从而有效提高催化装置的转化效率及利用率。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明的机动车尾气净化用催化装置的结构示意图；

图2为本发明的机动车尾气净化用催化装置的催化剂载体的截面示意图；

图3为本发明的机动车尾气净化用催化装置的催化剂载体的端面示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1～3所示，本发明提供一种机动车尾气净化用催化装置，包括：

壳体1，其包括主体部110和分别位于所述主体部110两侧的进气部120和出气部130；

负载有催化剂的催化剂载体2，其位于所述壳体1内的主体部110中；

衬垫3，其固定于圆柱形的所述主体部110内，所述衬垫3设于所述催化剂载体2和所述主体部110之间；

所述催化剂载体2沿进气方向依次包括：

第一载体210，其包括一对关于主体部110的轴线对称设置的上载体和下载体，上载体和下载体分别与所述衬垫3在轴线上方的上部与轴线下方的下部贴合固定，所述上载体和所述下载体相对的面为凸起的弧形面；

第二载体220，其为圆柱形且与第一载体210紧密接触，所述第二载体220与所述第一载体210并排设置且与所述衬垫3固定；

其中，第二载体220包括：

内芯221，其为圆柱形；

外层，其设置在所述内芯221外部，所述外层包括最外层的外壳222和多层依次围设所述内芯的第一隔板223，所述外壳222中的多个第一隔板223的端面分别位于不同平面且呈凸起状，多个端面中靠近所述内芯221的端面距离所述内芯221的中心最远；

相邻的两个所述第一隔板223和所述外壳222与所述第一隔板223之间均设有多个绕中心设置的单元空间，所述单元空间由三角形的第二隔板224围设而成。

本发明的机动车尾气净化用催化装置使用时，机动车尾气先通过进气部120进入主体部110，与催化剂载体2上的催化剂充分接触，其中气流先接触第一载体210，其中部分气流在第一载体210的凸起的弧形面中的催化剂作用下催化反应，另一部分继续前进到达第二载体220，且不断在上载体、下载体以及第二载体220构成的三面环形中循环，与第一载体210或第二载体220中的催化剂反复接触，使气流与催化剂接触更加充分，第二载体220的外层中的多个第一隔板223的端面分别位于不同平面且呈凸起状，使气流每次从第一个第一隔板223到达相邻的第一隔板223的阻力增大，从而进一步使气流与催化剂充分接触，延长气流流经催化器载体的时间，也避免了局部催化强度过大，催化剂使用更加充分，从而有效提高催化装置的转化效率及利用率，延长了装置的使用寿命。

在另一种技术方案中，所述催化剂载体2为陶瓷或金属制成的蜂窝载体。

在另一种技术方案中，外壳222为金属材质，第一隔板223和第二隔板224均为陶瓷材质。结合两种材料的优点，外壳采用金属材质，解决了目前的陶瓷载体强度不够易碰撞的问题，使导热性更好，也便于加工成多种外形。

在另一种技术方案中，所述进气部120中设有导气装置，所述导气装置包括：

导流板121，其固定卡设在所述进气部120中，所述导流板121垂直于进气方向设置，所述导流板121上设有多个引气孔；

气流搅拌叶，其固定在所述导流板上，所述气流搅拌叶包括：

固定设置在所述导流板靠近所述进气部一侧的驱动装置122；

与所述驱动装置122相连，穿过所述导流板121且延伸到所述导流板121远离所述进气部120一侧的搅拌杆123；以及

固定在所述搅拌杆123的远离所述进气部120一端的至少一对叶片124。

通过设置导气装置尾气先流经垂直于进气方向设置的导流板121，从而使通过引气孔的气流得到一次“梳理”从而更加均匀，同时导流板121也能起到阻挡气流中夹杂的污物进入催化剂载体2堵塞孔洞的作用。进入导流板121的气流进一步通过驱动装置122如小型电机等带动叶片搅动，使气流得到第二次“梳理”，使气体进入催化剂载体2前的气流更加均匀，经设于进气部120中的导气装置梳理后延长了气流在主体部110的催化反应时间，从而提高装置的催化效率和利用率，减少尾气的排放，也避免局部催化强度过大，延长了装置的使用寿命。同时处于进气部120中且正对主体部的气流搅拌装置也能起到对装置内部表面污物进行处理的作用，保证污物不在壳体中尤其是催化剂载体2中堆积，使尾气催化净化装置发挥出最佳性能，保证了发动机输出最大的有效功率。

在另一种技术方案中，所述上载体和所述下载体的最近距离大于一对所述叶片124的最大叶边距。上载体和下载体的最近距离大于一对叶片124的最大叶边距，进入主体部110的气流均经过叶片124转动梳理使得流速更均匀。

在另一种技术方案中，每两个相邻的第一隔板223的端面之间的距离和所述外壳222的端面与所述第一隔板223的端面的距离均为1～3cm。端面之间距离相等便于加工且有利于不同端面上的催化剂与气流充分接触。

在另一种技术方案中，所述催化剂载体2为金属材质制成，其使用前经过以下处理：

s1、将蜂窝状的催化剂载体浸入质量分数为10～20％的盐酸溶液中，在30～50khz超声波下浸泡5～10min后用去离子水冲洗，然后在80～100℃下微波干燥3～5h；

s2、向无水乙醇中加入30～50g/lγ-al2o3粉、5～20g/l铝粉、5～15g/l纳米二氧化钛以及浓度为3～6mg/l的聚丙烯酸，搅拌30min后再在30～50khz超声波振荡器作用30min得到第一溶液；

s3、以催化剂载体为阴极，不锈钢板为阳极，催化剂载体浸没在所述第一溶液中，施加30～50v直流电压30～40min，然后晾干催化剂载体；

s4、将晾干后的催化剂载体置于马弗炉中400～500℃下焙烧4～6h，然后配置浓度为0.4～0.8mmol/l的含有铂或钯的可溶性盐且浓度为1.5～2.5mmol/l的含有铈或镧的可溶性盐的混合溶液，将焙烧后的催化剂载体先用甲醇冲洗，再用去离子水冲洗，浸泡在所述混合溶液中在50～60℃下微波加热1～2h，用去离子水冲洗晾干后，在70～80℃下干燥2～4h，然后在450～650℃下焙烧1～2h，即得到负载催化剂后的催化剂载体。

采用电沉积的方法先在催化剂载体上涂覆氧化铝涂层，然后负载含有贵金属的催化剂，其中涂覆氧化铝的过程中γ-al2o3粉、铝粉以及纳米二氧化钛的加入结合30～50khz的超声波的多次使用使涂层和金属载体间粘合更紧密，而且还可以在高温下起到一定的抑制金属热膨胀的作用。通过贵金属和稀土金属结合的催化剂在金属载体上能实现均匀负载，且催化效率高，此种方法中通过结合稀土金属降低了贵金属用量，通过微波加热结合煅烧工艺使金属载体上的催化剂负载均匀、完全且延长了催化剂的使用寿命，工艺简单，易实现。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。