[發明專利]內燃機廢氣的催化轉化器

在審

• 申請號: 201310625316.5
• 申請日: 2013-11-28
• 公開（公告）號: CN104675484A
• 公開（公告）日: 2015-06-03
• 發明（設計）人: 博古斯拉斯基·伊格維克托羅維奇;涅波姆尼亞奇·亞歷山大尼古拉耶維奇;布拉科夫·尤里烏利烏卡耶夫
• 申請（專利權）人: 博古斯拉斯基·伊格維克托羅維奇;涅波姆尼亞奇·亞歷山大尼古拉耶維奇
• 主分類號: F01N3/28
• 分類號: F01N3/28
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

技術領域

本發明涉及摩托車和汽車構造，更確切地說，涉及確保環境安全并降低內燃機廢氣毒性的系統。

背景技術

已知一種用于凈化工藝和機動車輛由一氧化碳、氮氧化物以及有機化合物形成的廢氣的催化器，所述催化器包含具有進入口和排出口的套管并且容納由多孔可滲透蜂窩材料制成的催化單元，所述多孔可滲透蜂窩材料呈施用在氧化鋁底漆覆蓋物上的耐火多孔的開孔鎳鉻合金形式（RF專利號2117169，IPC：F01N3/00，公開10.08.1998）。所述催化器是以包含以等于10到15個內孔直徑的距離間隔的隔板的組合件的單元形式制成。優選地，所述板具有直徑等于1-5個孔直徑的通口。

所述已知發明在未配備有電子汽化器或λ探針的俄羅斯汽車中的實際使用已顯示增加所述轉化器催化劑層的耐熱性和效率的必要性，所述電子汽化器或λ探針優化廢氣組成、防止過量燃料進入排氣系統和轉化器中（這在過量燃料在轉化器中驟燃期間會導致催化單元過熱）以及排除在不同模式中遞送稀混合物到發動機期間未分解的氮氧化物過沖的可能性。依據TU37.0001.1893-94，為獲得機動車輛廢氣轉化器的俄羅斯聯邦合格證號00290070而在莫斯科歐諾泰克（AO?Notek,Moscow）所進行的持久性和認證測試已顯示所要求的催化單元與最佳國際對應物相比具有高競爭性。

基于原型的催化轉化器的測試批次已顯示降低催化單元成本和貴金屬消耗量以及優化其水力阻力的必要性，以便增加其相對于最佳國際對應物的競爭性，所述最佳國際對應物使用不同催化單元設計，例如由蜂窩陶瓷或鐵鉻鋁合金（fechral，鐵鋁高阻合金）的內螺紋箔制成。

發明內容

本發明的目標是提供一種催化單元，它具有高耐熱性和在過熱模式中的高效率，多孔可滲透蜂窩材料和貴金屬的消耗量最少并且水力阻力最佳。

附圖說明

無

具體實施方式

所述目標是通過一種內燃機廢氣的催化轉化器來實現，所述催化轉化器包含具有進入口和排出口的套管，或者在沒有套管的情況下，呈由耐火多孔的開孔材料制成的催化單元形式，其中所述催化單元的所述耐火多孔的開孔材料的板是以具有1到10mm厚度和根據特定內燃機的氣體和水力參數所選擇的寬度的條帶形式制成并且被卷起形成圓形或適合排氣線設計的其他形狀的卷狀物。

優選地，所述催化單元包含多個卷起的板，所述板以5到20個板內孔直徑間隔。

同樣重要的是，每個催化單元板的所述耐火多孔的開孔材料包含以下構成比率的Fе、Ni以及Cr：50%到80%Fe、3%到15%Ni以及15%到40%Cr，并且將貴金屬催化劑涂層施用在底漆覆蓋物上。

優選地，所述催化單元是由具有0.3到0.8g/cm²的密度和0.5到5mm的孔直徑的耐火多孔的蜂窩材料的隔板以及用氧化鑭改性的γ-氧化鋁（底漆覆蓋物）的第二載體層和由鉑、銠以及3到4價鈰氧化物制成的催化層制成。

所述催化轉化器的高凈化效率的實現歸因于耐火多孔的開孔材料的上述組成增加了板的耐熱性和機械強度、所述催化單元通道沿氣流方向排列以及氣體動力學特性改善。已建議通過使用具有沿氣流方向排列的通口的板來增加單元的透氣性。每個板的水力阻力可以通過改變開口的大小來控制，以便流動參數最佳保持。測試和計算結果表明，如果開口大小為1到5個孔直徑，那么充分滿足這一條件。優選地，板排列應避免相鄰板內的開口對齊，即開口排列應隨機。如果板內開口大小大于5個孔直徑，那么開口改變流動模式并且因此降低催化凈化效率。另一方面，制造小于一個孔直徑的開口為復雜的。

在轉化器單元內相鄰板間提供間隙，以便均衡氣流在一個板輸出和在另一個板進入時的壓力。最佳板間隔為5到20個孔直徑。最大間隙大小受排氣線的典型設計限制，而制造小于最小大小限制的間隙將降低轉化器的透氣性且因此導致發動機效率下降。

穿過多孔可滲透蜂窩材料的氣流模式的研究已經顯示單元的滲透性完全由所述蜂窩材料的特性控制并且不取決于流動參數。催化器的氣體動力學參數研究已經證明，多孔可滲透蜂窩材料板中的通口極大地降低其對高流速氣流的阻力，且不改變穿過蜂窩材料的氣流模式或氣體組分與催化單元的催化表面之間的化學相互作用。基于實驗結果開發的模擬模型已經顯示催化單元中存在高達某一直徑的開口相當于孔直徑明顯增加，而轉化器板（不考慮其排列）之間存在特定大小的間隙相當于多孔可滲透蜂窩材料的密度明顯減小。