[發明專利]發動機缸內催化轉化技術

有效

• 申請號: 200710089936.6
• 申請日: 2007-03-21
• 公開（公告）號: CN101251041A
• 公開（公告）日: 2008-08-27
• 發明（設計）人: 蒲永峰
• 申請（專利權）人: 蒲永峰
• 主分類號: F02B23/08
• 分類號: F02B23/08;F02F3/14;F02F1/18;F02F1/42;B01J32/00;B01J35/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及內燃式發動機的燃燒系統，尤其是減少發動機排氣中有害污染物的催化轉化 技術。

背景技術

目前，公知的發動機排氣污染物控制技術主要是后處理技術，即在發動機排氣的下游(排 氣管)設置三元催化轉化器，對尾氣進行催化處理。由于發動機燃燒的過程中，靠近氣缸壁 和燃燒室壁的一定距離易產生淬冷層。這種淬冷層由于溫度低、距火焰中心遠、燃燒條件差， 產生大量不完全燃燒產物。發動機排氣中有害成分大都來自于淬冷層。如果象現有技術那樣 只進行尾氣后處理，那么當排氣行進到排氣管時，不完全燃燒產物已經與大量完全燃燒產物 均勻混合，不完全燃燒產物濃度非常低，需處理的氣體量非常大，極大降低了催化轉化效率。 另外，現有后處理技術由于要處理幾乎全部尾氣，就盡量增大催化轉化器體積和制成很細密 的蜂窩狀催化床，從而增加了催化轉化器的體積、重量，容易引起堵塞。還有，目前催化轉 化器受溫度影響較大，在低溫和高溫時催化效果極大降低。近期有關人士進行的近耦合催化 轉化試驗，說明了過于靠近下游的催化轉化器轉化效率不高這一事實。

發明內容

本發明提供一種新的發動機排氣污染物控制技術。這是一種在發動機氣缸內進行催化轉 化的技術。其特點是將催化床置于發動機內的淬冷層附近，在發動機正常燃燒過程中就進行 催化轉化，使未完全燃燒產物與完全燃燒產物沒有混合之前就被催化轉化掉。這樣，在燃燒 過程中就幾乎杜絕了不完全燃燒產物的形成，不但使轉化效率提高，而且由于轉化過程與發 動機做功行程在燃燒室內同步進行，使轉化燃燒所產生的能量被充分利用而提高了發動機的 做功效率。由于這種轉化器可以有針對性地安裝于淬冷層區域，而其他正常燃燒區域不需要 安裝，因此占用空間很小。還有，本發明巧妙地利用了淬冷層這一特殊的溫度區域，有效避 免了因溫度過高過低而影響催化轉化效果的弊端。

本發明采用的技術方案有下面所述四種：

方案一是以燃燒室壁、活塞頂、氣缸壁、排氣道壁以及氣門表面等作為催化劑載體，制 成催化床。該技術方案的有益效果是不但使催化床處于淬冷層附近，而且有效利用了發動機 內原本利用率不高的表面。因此，結構非常簡單，成本很小。

方案二是將網狀催化劑載體安裝于燃燒室壁、活塞頂等處，與燃燒室壁和活塞頂等保持 一定距離，從而使催化劑盡可能處于淬冷層中的最佳溫度區域。該技術方案的有益效果是不 但使催化床處于淬冷層內最佳溫度范圍，而且有效了增大了催化劑表面積。因此，提高了催 化轉化效果。

方案三是將具有彈性的片狀催化劑載體置于氣缸內，形成位置可變式載體。在小充量、 低氣壓低溫度時載體靠近燃燒室中心，大充量、高氣壓高溫度時由于載體受壓而靠近燃燒室 壁。該技術方案的有益效果是不但催化床表面積較大，而且有效照顧了發動機冷機、熱機的 不同工況。因此，在發動機各種工況下都有理想的催化轉化效果。

方案四是使用立體網狀(蜂窩狀)載體，不同類型的催化劑設置于載體的不同區域，即 在處于高溫區域的載體部分布置利于NO_X轉化的催化劑，而在處于低溫區域的載體部分布置利 于CO、HC轉化的催化劑。該技術方案的有益效果是由于充分考慮了不同溫度下產生有害廢氣 的類型不同，而在發動機內不同溫度區域敷設不同類型的催化劑，形成三元或多元催化轉化 器，從而使發動機內產生的各種有害氣體都得到有效抑制。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。

圖1是本發明方案一的示意圖。

圖2是本發明方案二的示意圖。

圖3是本發明方案三的示意圖。

圖4是本發明方案四的示意圖。

圖中1.活塞，2.氣缸壁，3.燃燒室壁，4.氣門，5.火花塞，6.排氣道，7.催化劑涂層， 8.網狀催化床，9.片狀催化床，10.蜂窩狀催化床，11.蜂窩狀催化床靠近燃燒中心的區域， 12.蜂窩狀催化床靠近淬冷層的區域。

具體實施方式

在圖1所示實施例中，催化劑涂層(7)以活塞(1)的頂面，氣缸壁(2)、燃燒室(3)、 排氣道(6)的內表面，氣門(4)的頭部表面為載體，形成催化床。

在圖2所示實施例中，催化劑以網狀催化床(8)的網格表面為載體，形成催化床。

在圖3所示實施例中，催化劑以片狀催化床(9)的表面為載體，形成催化床。

在圖4所示實施例中，催化劑以蜂窩狀催化床(10)的空隙表面為載體，形成催化床。其 中靠近燃燒中心(熱區)(11)設置利于NO_X轉化的催化劑，靠近淬冷層的區域(12)設置利 于CO、HC轉化的催化劑。