排气系统及其特征技术方案

一种排气系统，包括一催化转化器、选择性催化还原系统、一消声器，以及，对于某些应用的，一柴油颗粒过滤器，均包括至少一个过滤器，该过滤器具有一电加热元件、一金属涂层和延伸穿过其中的多个金属棒。元件的组合被配置为加热所述排气系统的内部的壳体并扰乱包含有害有毒气体和污染物的废气的流动方向，并有助于去除和/或减少所述有毒气体和污染物。去除和/或减少所述有毒气体和污染物。去除和/或减少所述有毒气体和污染物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】排气系统及其特征


[0001]本专利技术总体上涉及排气系统，并且更具体地涉及排气系统的改进，以去除和/或减少发动机排放的有害废气、颗粒物和其他碎屑。

技术介绍

[0002]用于燃烧化石燃料的内燃机的排气系统通常至少包括催化转化器和连接至催化转化器的消声器。需要注意的是，除了诸如汽车、卡车和公共汽车之类的车辆之外，包含催化转化器的排气系统可以包括但不限于发电机、叉车、采矿设备、火车、摩托车、水上摩托、雪地车、吹叶机、飞机、全地形车、木材炉以控制排放等。
[0003]催化转化器被配置为通过催化氧化还原反应(氧化或还原)将废气中的有毒气体和污染物减少和/或转化为毒性较小的污染物。通常，催化转化器包括由陶瓷构成并具有蜂窝状开口的过滤器。在需要特别高耐热性的应用中，通常使用由Kanthal(FeCrAl)制成的金属箔单片式过滤器(metallic foilmonolithic filters)。催化转化器可包括由氧化铝、二氧化钛、二氧化硅或二氧化硅和氧化铝的混合物组成的载体涂层(washcoat)。选择所述载体涂层的材料以形成粗糙且不规则的表面，从而与裸基材的光滑表面相比，大大增加了表面积。这反过来又最大化了可用于与发动机排气反应的催化活性表面。
[0004]自1980年代初以来，在美国和加拿大，“三元”(氧化
‑
还原)催化转化器已被用于车辆排放控制系统。许多其他国家也采用了严格的车辆排放法规，实际上要求在汽油动力车辆上安装三元转化器。还原和氧化催化剂通常包含在共同的外壳中。然而，在某些情况下，它们可能被分开安置。三元催化转化器同时执行三个任务：
[0005](1)氮氧化物还原成氮和氧：NO
x
→
O2+N2；
[0006](2)一氧化碳氧化成二氧化碳：CO+O2→
CO2；以及，
[0007](3)未燃烧的碳氢化合物氧化成二氧化碳和水：C
x
H
2x
+2+[(3x+l)/2]O2→
xCO2+(x+1)H2O。
[0008]当发动机在接近化学计量比(stoichiometry)的狭窄空燃比范围内运行时，三元催化剂是有效的，使得排气在富燃(过量燃料)和稀燃(过量氧) 条件之间振荡，对于汽油来说，空气与燃料的质量比在14.6和14.8之间。液化石油气(LPG)、天然气和乙醇燃料的比例略有不同，这就需要使用这些燃料时修改燃料系统设置。然而，当发动机在该空燃比范围之外运行时，转换效率会迅速下降。在稀燃的发动机运行下，氧气过多，不利于NOx的还原。在富燃条件下，多余的燃料在催化之前消耗了所有可用的氧气，因此只有储存的氧气可用于氧化。由于有效减少NOx和HC氧化的要求相互矛盾，因此需要闭环控制系统。该控制系统必须防止NOx还原催化剂被完全氧化，同时补充储氧材料以保持其作为氧化催化剂的功能。
[0009]例如，美国专利5,180,559涉及催化转化器在低温下效率低下的问题，特别是在发动机首次启动时的点火时间，并涉及一种减少点火时间的方法，所述方法包括将转化器的基体暴露于交变磁场或电磁辐射，所述交变磁场或电磁辐射的频率使得载体涂层和由所述基体支撑的催化剂颗粒被加热到起燃温度，而整个基体的温度没有相应地增加。一旦材料
被加热，就不再使用静磁场。

技术实现思路

[0010]本专利技术总体上涉及排气系统的改进，以减少和/或消除有害废气、碎屑和颗粒物。
[0011]在一个实施例中，本专利技术涉及一种催化转化器，包括加热元件和一涂覆有催化材料的过滤器或支撑格。扰流板可以位于入口端和出口端，所述扰流板对穿过所述过滤器/支撑格的废气气流增加扰动，并具有在废气(废气)的流动方向上布置的大量的开孔，可位于入口端和出口端处。大量的开孔形成伪随机图案。扰流板垂直于外壳的纵轴定向。
[0012]在一个实施例中，一催化转化器可以包括一过滤器或支撑格，通过所述过滤器或支撑格维持一磁场，以帮助催化转化器中废气和其他颗粒的循环。可以具有一外部壳体，所述外部壳体至少部分围绕一催化转化器的外壳，多个磁体位于所述外部壳体与所述外壳之间。例如，所述多个磁体可以具有弯曲形状和/或可以成组布置。所述多个磁体可以排列成具有交替极性的阵列。彼此面对的磁铁也可能有相反的极性。可选择地，多个磁体可以具有相同的极性，并且极性可能不会沿着所述催化转化器的纵向方向而变化。一些磁体可以被放置为从所述外壳的内部邻接所述外壳，并且，可以具有一中芯磁棒 (central core magnetic rod)。
[0013]在一实施例中，本专利技术涉及一种排气系统，所述排气系统包括一催化转化器、一选择性催化还原系统以及一消声器。所述催化转化器可以包括一壳体，一电子加热元件被至少部分地布置于所述壳体内，并且一过滤器被布置于所述壳体内，所述过滤器具有金属涂层并包括穿过其中延伸的多个金属杆。
[0014]所述催化转化器可以包括两个过滤器，布置于其中的第一过滤器和第二过滤器。所述催化转化器的壳体可以包括第一壳体和第二壳体，所述第二壳体与所述第一壳体间隔并且布置于所述第一壳体内，并且，多个磁体被布置于所述第一壳体与所述第二壳体之间。所述选择性催化还原系统的过滤器可以包括布置于其中的多个磁体。所述消声器可以包括一壳体和多个板，所述多个板具有金属涂层并且在所述壳体内彼此间隔。
[0015]在一个实施例中，本专利技术涉及一种排气系统，所述排气系统包括：一催化转化器，所述催化转化器包括一壳体，一电子加热元件被至少部分地布置于所述壳体内，并且一过滤器被布置于所述壳体内，所述过滤器具有金属涂层并包括穿过其中延伸的多个金属杆；一柴油颗粒过滤器，所述柴油颗粒过滤器包括一壳体，一电子加热元件被至少部分地布置于所述柴油颗粒过滤器的壳体内，并且一过滤器被布置于所述柴油颗粒过滤器的壳体内，所述柴油颗粒过滤器的过滤器具有金属涂层并包括穿过其中延伸的多个金属杆；一选择性催化还原系统，所述选择性催化还原系统包括一壳体，一电子加热元件被至少部分地布置于所述选择性催化还原系统的壳体内，并且一过滤器被布置于所述选择性催化还原系统的壳体内，所述选择性催化还原系统的过滤器具有一金属涂层并包括穿过其中延伸的多个金属杆；以及，一消声器。
附图说明
[0016]图1是已知的一催化转化器的剖视图；
[0017]图2是图1所示的催化转化器的支撑格的侧视图；
[0018]图3是具有扰流板的已知的一催化转化器的剖视图；
[0019]图4A
‑
4C是图3所示的催化转化器的扰流板的端视图；
[0020]图5是根据本申请一示例性实施例的具有补充加热元件和扰流板的催化转化器的剖视图；
[0021]图6是包含外部磁体的一催化转化器的剖视图；
[0022]图7是外部磁体的布置；
[0023]图8是根据本申请一示例性实施例的包含内部磁体的一催化转化器的剖视图；
[0024]图9A是图8所示的催化转化器的一个内部磁体的剖视图；<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种催化转化器，包括：外壳，所述外壳在一入口端处和一出口端处界定；至少一加热器，所述加热器被布置在所述外壳内，所述加热器被配置为：加热进入催化器的有毒气体及颗粒物，并且在所述气体及颗粒物离开所述催化转化器之前至少减少消除所述气体和颗粒物。2.如权利要求1所述的催化转化器，还包括：与所述外壳间隔开的一第二壳体，以及布置在所述外壳和所述第二壳体之间的多个磁体。3.如权利要求1所述的催化转化器，其特征在于，多个加热器被布置在所述外壳内，第一加热器布置在所述入口端附近，第二加热器布置在所述出口端附近。4.如权利要求1所述的催化转化器，还包括：与所述至少一加热器相邻布置的扰流板。5.如权利要求1所述的催化转化器，还包括：布置在所述入口端和所述出口端之间的所述外壳内的过滤器，所述过滤器至少是涂覆贵金属和喷涂贵金属中一种，以助于维持所述催化转化器的内部温度。6.一种排气系统，包括：一催化转化器，所述催化转化器包括：一壳体，一电加热元件至少部分地被布置在所述壳体中，并且，一过滤器被布置在所述壳体中，所述催化转化器的过滤器具有金属涂层并包括延伸穿过其中的多个金属杆；一选择性催化还原系统，所述选择性催化还原系统包括一壳体，一电加热元件至少部分地被布置在所述选择性催化还原系统的壳体中，并且，一过滤器被布置在所述选择性催化还原系统的壳体中，所述选择性催化还原系统的过滤器具有一金属涂层并包括延伸穿过其中的多个金属杆；以及一消声器。7.如权利要求6所述的排气系统，其特征在于，所述催化转化器包括布置在其中的第一过滤器和第二过滤器。8.如权利要求6所述的排气系统，其特征在于，所述催化转化器的壳体包括第一壳体和第二壳体，所述第二壳体与所述第一壳体间隔开并且被布置在所述第一壳...

【专利技术属性】
技术研发人员：萨班，
申请(专利权)人：ECC技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：