专利名称：车用载体催化器、汽车排放系统和汽车的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种催化器，尤其涉及一种车用载体催化器，以及包括该车用载体催化器的汽车排放系统、装设该车用载体催化器或汽车排放系统的汽车。
背景技术：
随着我国汽车排放标准的不断提高，特别是相关法规的日趋严格化，在汽车整车设计开发过程中对于排放控制系统的要求也愈加提高，为了使排放控制系统更加有效且可靠，各大生产商在技术革新与改进上都耗费了大量的人力和物力。车用载体催化器是整车排放控制系统中一个最重要的子部件，当排气气流通过催化器时，气流在载体表面经过贵金属的催化作用后相互发生一系列的化学反应，最终有害的HC，CO, NOx被转化成为无害的C02，H2O, N2。因此，作为排放控制系统中的关键零部件之一，催化器技术的持续革新理所当然地成为人们关注的重点。在图1中示出了传统的车用载体催化器I的基本结构，它具有目数众多且呈均匀性布置的孔格2。目前国内的车用载体催化器采用的都是这类均匀目数催化器，基本上分为400CPSI和600CPSI两种类型，并且现有的涂层技术400CPSI —般可以做到15m2/g，600CPSI —般可以做到20m2/g。为了提升催化器的转换效率，各大汽车主机厂商们采用了更高目数的载体，并且上载了更多的贵金属，这就导致现在的催化器成本已经相当高昂。然而，随着汽车市场的普及化程度越来越高，汽车的盈利水平却在不断地下降，因此有必要积极探求在确保性能技术的前提下，能够有效降低车用载体催化器的零部件成本的技术方案。
实用新型内容有鉴于此，本实用新型的目的之一在于提供一种车用载体催化器，其目的还在于提供包括该车用载体催化器的汽车排放系统以及装设该车用载体催化器或汽车排放系统的汽车，从而能够成功解决现有技术中存在的上述问题以及其他方面的问题。为了实现上述实用新型目的，本实用新型采用的技术方案如下—种车用载体催化器，所述车用载体催化器中载体的孔格被构造成非均匀分布，并且/或者所述孔格被构造成至少具有两种不同尺寸。在上述的车用载体催化器中，优选地，所述载体被构造成具有对应于气流集中区域的第一部分以及对应于气流稀少区域的第二部分，其中所述第一部分的孔格分布密度大于所述第二部分的孔格分布密度。在上述的车用载体催化器中，优选地，所述载体为由金属材料或陶瓷材料制成的载体。一种汽车排放系统，其特征在于，所述汽车排放系统包括如以上任一项所述的车用载体催化器。一种汽车，其特征在于，所述汽车上装设有如以上任一项所述车用载体催化器、或者如上所述的汽车排放系统。[0012]本实用新型的有益效果在于通过结构优化改进设计，采用本车用载体催化器可以灵活设置载体孔格的大小及分布来实现其非均匀性布置，从而使得气流通过时的截面均匀性系数被最大化，由此最大限度地提升了载体的表面积利用率，因此可以提高催化器的处理能力。在有效减少贵金属上载量的情况下，使用本实用新型完全能够达到与使用传统的载体催化器相同的排放催化效果，从而显著降低了零部件的制造和维护成本。与现有技术相比，采用非均匀性载体还有助于提升背压性能，这对于提升动力以及降低油耗等方面是非常有益的。
以下将结合附图和实施例来对本实用新型的技术方案作进一步的详细描述，但是应当知道，这些附图仅是为解释目的而设计的，因此不作为本实用新型范围的限定。此外，除非特别指出，这些附图仅意在概念性地说明此处描述的结构或流程，而不必要依比例进行绘制。图1是传统的车用载体催化器中均匀性载体的结构示意图。图2是本实用新型的车用载体催化器一个实施例中非均匀载体的结构示意图。图3是采用传统车用载体催化器和本实用新型进行实车验证所采集的Nox排放数据对比图。
具体实施方式
首先，需要说明的是，以下将以示例方式来具体说明本车用载体催化器的结构构造、特点以及优点，然而所有的描述仅是用来进行说明的，而不应将它们理解为对本实用新型形成任何的限制。此外，在本文所提及的各实施例中予以描述或隐含的任意单个技术特征，或者被显示或隐含在各附图中的任意单个技术特征，仍然可以在这些技术特征(或其等同物)之间继续进行任意组合或者删减，从而获得可能未在本文中直接提及的本实用新型的更多其他实施例。请对比图1和图2，在这两个附图中分别图示出了传统的车用载体催化器中载体I和本车用载体催化器一个实施例中载体3的基本结构。在图1中，传统的车用载体催化器中载体I具有多个孔格2，这些孔格2具有彼此相同的尺寸并且被布置呈均匀性分布。对比之下，本车用载体催化器中的载体3(可以采用诸如金属、陶瓷等材料制成)上的孔格所呈现出的则是均匀性分布。具体而言,例如在图2所示实施例中，载体3上被示例性地显示出具有两种不同尺寸规格的孔格4和孔格5,其中尺寸相对较小的孔格4被布置在载体3的中间部分中，而尺寸相对较大的孔格5则是被布置在载体3的外围部分中。由于该载体3的上述中间部分、外围部分分别对应于气流集中区域和气流稀少区域，因此采用以上孔格布置方式之后，孔格4分布密度显然是大于第二部分的孔格4分布密度，如此当气流吹到载体3的中间部分时就会引导该气流分散到四周，从而能够提高流通的均匀性系数。当前催化器设计的核心而言，其关键点在于比表面积、气流通过截面时的均匀性系数的优化设计。由于大的表面积可以保证气流通过时有足够的接触反应时间，而大的均匀性系数可以保证表面积的实际利用率，所以比表面积与均匀性系数二者的乘积在理论上可以表示载体催化器实际利用的表面积，因此平衡比表面积和均匀性系数就能获得所预期的表面积数值。由此可见，通过采用上述针对载体孔格的尺寸和/或分布的非均匀化改进设计之后，使用本实用新型可以引导流场向更均匀分布的趋势发展，从而能够有效提高催化器的均匀性系数和实际利用表面积，进而增强了该催化器的处理能力。此外，还可以采用计算机仿真技术来进一步验证本实用新型的技术效果。具体而言，首先参照图1中具有均匀性结构的载体I来建模，例如将该载体I上所有孔格2的壁厚设定为3. 5mil，并且将所有孔格2的长度均设定为1. 18mm。其次，参照图2中具有非均匀性结构的载体3来建模，将两种类型的孔格4和孔格5的壁厚都相应地设定为3. 5mil，并且将处于载体3外围部分的孔格4的长度相应地设定为1. 18_，将处于载体3中间部分的孔格5的长度设定为O. 95mm,即中间部分的孔格密度是大于其周边区域的孔格密度的。然而，在计算机仿真时模拟气流以30度的倾斜角进行入射，入射压力为L 4bar,通过压降为O. lbar，气体温度为650°C。根据仿真计算所获得的数据可以清楚发现，在非均匀性载体上经由其外围部分的孔格所通过的气流量显著增多，而且气流流速也明显增加。仅就以上具有有限孔格目数的模型对比结果显示，采用图1中均匀性载体方式所对应的气流流通均匀性系数为O. 88，而采用图2中非均匀性载体方式所对应的气流流通均匀性系数为O. 92，均匀性系数至少提高了 4. 5%。另外，还可以通过实车验证来进一步证实本实用新型的技术效果，应用传统车用载体催化器和本实用新型所采集到的Nox排放数据已被对比展示在图3中。如图3所示，在该对比图中分别采用粗虚线A、实线B和细虚线C来相应地表示采用传统的均匀性载体催化器、本实用新型的非均匀性载体催化器、实车验证时车速的各自采集数据。在进行实车验证时，所使用的传统的均匀性载体催化器和本实用新型的非均匀性载体催化器都采用完全相同的涂敷技术及贵金属的配方。如图3所示，当采用本实用新型的改进设计之后，由于非均匀性载体催化器具有能有效提高气流通过的均匀性等优势，因此在图3中图示出了它在不同的车速区间范围内都能够非常明显地提升整个催化器对于汽车尾气的处理能力，根据图中数据显示已经能够将Nox的排放降低5%，这样的减排效果是相当明显的。综上所述，采用本实用新型的具有非均匀性载体的车用载体催化器，可以提升催化器的均匀性系数，提升催化器的处理能力，在满足相同排放要求的前提下能够有效减少贵金属的使用，降低零部件的成本，并且有助于提升动力并且降低油耗。因此，适于将本实用新型设置在汽车排放系统中，并且将它或包含其的汽车排放系统装设到汽车上，以便充分发挥出本实用新型的前述各种优势。以上仅以举例方式来详细阐明本实用新型的车用载体催化器、汽车排放系统和汽车，这些个例仅供说明本实用新型的原理及其实施方式之用，而非对本实用新型的限制，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，本领域技术人员还可以做出各种变形和改进。例如，为了便于举例说明而在本文所提供实施例中对于载体孔格采用了较为规则的布置，然而在具体应用时这些载体孔格的大小和/或分布都是可以加以调整和变化的，例如可以构造成具有两种以上的更多尺寸规格的孔格、或者在载体的某一部分区域内将多种尺寸规格的孔格以不规则方式进行混杂布置等等，以此来充分提升催化器的处理能力。因此，所有等同的技术方案均应属于本实用新型的范畴并为本实用新型的各项权利要求所限定。
权利要求1.一种车用载体催化器，其特征在于，所述车用载体催化器中载体的孔格被构造成非均匀分布，并且/或者所述孔格被构造成至少具有两种不同尺寸。
2.根据权利要求1所述的车用载体催化器，其特征在于，所述载体被构造成具有对应于气流集中区域的第一部分以及对应于气流稀少区域的第二部分，其中所述第一部分的孔格分布密度大于所述第二部分的孔格分布密度。
3.根据权利要求1或2所述的车用载体催化器，其特征在于，所述载体为由金属材料或陶瓷材料制成的载体。
4.一种汽车排放系统，其特征在于，所述汽车排放系统包括如权利要求1-3中任一项所述的车用载体催化器。
5.一种汽车，其特征在于，所述汽车上装设有如权利要求1-3中任一项所述车用载体催化器、或者如权利要求4所述的汽车排放系统。
专利摘要本实用新型涉及一种车用载体催化器、汽车排放系统和汽车，车用载体催化器 其特征在于，所述车用载体催化器中载体的孔格被构造成非均匀分布，并且/或者所述孔格被构造成至少具有两种不同尺寸。它还涉及包括上述车用载体催化器的汽车排放系统以及汽车。采用本实用新型可以灵活设置载体孔格的大小及分布来实现其非均匀性布置，从而使得气流通过时的截面均匀性系数被最大化，由此最大限度地提升了载体的表面积利用率，因此可以提高催化器的处理能力。在有效减少贵金属上载量的情况下，使用本实用新型完全能达到与使用传统的载体催化器相同的排放催化效果，从而显著降低了零部件的制造和维护成本。它在提升动力、低油耗等方面也是非常有益的。
文档编号F01N3/28GK202832722SQ201220395498
公开日2013年3月27日 申请日期2012年8月10日 优先权日2012年8月10日
发明者马兴友, 王荣吉 申请人:上海通用汽车有限公司, 泛亚汽车技术中心有限公司