专利名称：一种汽车排气污染物净化装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种废气净化装置，尤其涉及一种汽车尾气的净化装置。
目前，世界各国在汽车尾气净化方面，主要在机内净化和机外净化两方面开展研究，而在机外净化方面，又主要采用的是在排气系统中安装催化转化器来解决尾气净化的问题。一般通用的催化转化器是以贵金属铂、铑、钯或具有钙钛矿结构的稀土复合氧化物单独或组合使用作为催化剂，并将其制作成含催化剂的涂料涂复在陶瓷或金属载体上，组合成催化转化器。采用这种方法制成的催化转化器，由于汽车运行进程中震动比较严重，导致催化单元之相相互磨擦、载体强度不足，再加上目前国内汽车的尾气均为高浓度污染源，所以上述因素促使催化表面耗损，载体损坏，再加上会产生催化剂中毒现象，从而造成催化转化器过快失去部分或全部功能，大大降低了催化转化器的使用寿命。此外，现有的催化转化器成本也较高，也在一程度上影响了催化转化器的广泛使用。
本实用新型的发明目的是提供一种能够通过不断自动更新催化剂来长期保持高效催化效果的汽车尾气净化用催化转化器，能适应多元污染物和不同排气污染状况的净化，且使用寿命长，制造成本低。
为了实现上述目的，本实用新型提供了一种汽车排气污染物净化装置，主要由从发动机伸出的排气管、与该排气管直接连接的至少一个催化转化器、排气尾管组成，所述催化转化器由安装在壳体内的催化颗粒和支撑催化颗粒的多孔容器或金属网组成，其特点在于所述催化颗粒由母核和由该母核氧化后再生的子层组成，所述子层为钙钛矿型稀土复合氧化物，所述母核为一种经氧化能自动生成所述子层的稀土合金；在所述多孔容器或金属网上留有至少一个排气通道，所述排气通道上留有保证所述颗粒与由所述排气管排出的废气接触的孔隙或间隙，所述排气通道的通气截面积总和大于或等于所述排气管的标准通气截面积；所述废气通过所述排气通道和所述催化颗粒表面后由排气尾管排出。
上述的净化装置，其特点在于所述催化颗粒直径为2～20mm；所述催化转化器的安装位置在与排气温度为250℃～950℃范围相对应排气管的区段。
上述的净化装置，其特点在于所述催化颗粒直径为3～4mm；所述催化转化器的安装位置在排气温度为650℃～850℃范围内。
上述的净化装置，其特点在于所述排气通道由多根螺旋金属弹性软管组成，所述弹性软管的两端固定在所述多孔容器或金属网两侧。
上述的净化装置，其特点在于所述多孔容器或金属网由3层组成，所述弹性管经中间一层多孔板或金属网交叉或旋转安装在两侧的多孔板或金属网上。
上述的净化装置，其特点在于所述多孔容器或金属网中间安装有由所述排气通道向四周幅射的多孔筋板或网片。
上述的净化装置，其特点在于在所述排气管与排气尾管之间还安装有一个消音器，所述催化转化器安装在所述消音器内直接相对所述排气管处。
上述的净化装置，其特点在于在还安装有一个补氧装置，所述补氧装置由通气管、阀、接头和风机组成，所述接头安装在所述催化转化器的催化反应区前部。
上述的净化装置，其特征在于在所述催化转化器与排气尾管之间还安装有一个强磁过滤器，所述强磁过滤器由安装在套筒内的多片重叠在一起的稀土强磁环和调距环组成，所述磁环和调距环套在排气管上或者所述磁环和调距环成为排气管中的一部分，其内表面与废气直接接触；此外，上述的净化装置，其特点在于在所述催化转化器为2个，在其间还安装有一个强磁过滤器，所述强磁过滤器由安装在套筒内的多片重叠在一起的稀土强磁环和调距环以及隔热层组成，所述磁环和调距环套在覆有隔热层的排气管上。
采用上述结构的汽车尾气净化装置，由于催化颗粒表面的钙钛矿型稀土复合氧化物可以由其稀土合金母核经氧化自动再生，因此，当该催化表面一旦被损坏，其母核裸露部分便会不断被氧化，从面生成新的催化剂表层，如此周而复始地进行保证了催化转化器的高效和长寿命。同时，由于初生态活性高催化效果好，也可解决催化剂中毒等问题，此外利用多种不同特性的催化颗粒进行组合，也可适应各种汽车不同排气污染程度和多元污染物之净化需要。为了不断生成新的催化剂表层和保证增大催化比表面积，催化颗粒的大小被限定在一定范围内，这样即便于催化颗粒之间的碰撞磨擦，又可保证一定大的催化比表面积。
在上述方案中，由于设计了多种催化转化器内的排气通道结构和支撑多孔容器或金属网结构，使得废气可以与催化颗粒表面尽可能接触，从面大大提高了净化效果；此外，上述结构也十分易于安装。采用了稀土合金作为生成催化剂的母核，由于其高寿命，也使得成本降低。
为了进一步提高净化效果，在上述方案中还增加了磁化装置，对废气中含有的及催化过程中生成的各种物质进一步加强了磁化过滤，同时也有助于尾气与催化颗粒表面的接触加强催化作用，以便与催化转化器一起共同实现最佳的净化效果。
以下结合附图进一步说明本实用新型的实施例
图1是本实用新型所采用的复合催化颗粒结构示意图图2是本实用新型的一种带补氧装置的催化转化器结构示意图图3是催化转化器安装在消音器中的结构示意图图4是图3中A-A处剖视图图5是在催化转化器中采用螺旋金属软管作排气通道的结构示意图图6是图5中剖视图图7是一种安装磁化过滤装置与催化转化器连接在一起的汽车排气污染物净化装置的外观示意图图8是一种同时安装催化转化器、消音器和磁化过滤装置的汽车排气污染物净化装置的外观示意图图9是图8中磁化过滤装置的内部结构示意图在
图1、图2中，本实例中的复合催化颗粒3主要由稀土合金31及其氧化物32组成，复合催化颗粒3的母体31是一种经氧化能自动生成钙钛矿型氧化物的稀土合金，在本实施例中，该稀土合金采用LaCu0.6Mn0.4，其表层生成的氧化物为(LaCu0.6Mn0.4)O3，或者该稀土合金采用La1.4Ba0.6Cu，其表层生成的氧化物为(La1.4Ba0.6Cu)O3。此外，该稀土合金采用也可采用Nd2Fe14B，其Nd-Fe-B的氧化物也能生成钙钛矿型结构。为了保证较好的催化效果，催化颗粒3的直径应选在2～20mm；催化转化器的安装位置选择在与排气温度为250℃～950℃范围相对应的排气管区段内。在本实施例的最佳实施方案是，催化颗粒3的直径为3～4mm；催化转化器的安装位置选择在排气温度为650℃～850℃范围内。
在图2中，本实用新型的一个实施例为一种安装补氧装置催化转化器的汽车排气污染物净化装置。该净化装置主要由排气管1、催化转化器和尾排气管组成，催化转化器由壳体2、催化颗粒3、多孔容器21、接头4、单向阀5、导管6和风机7组成，多孔容器21将催化颗粒3安装在多孔容器内，通过多孔容器上的小孔使由排气管1排出的气体与催化颗粒3充分接触，实现催化作用。为了使催化颗粒3不断生成钙钛矿型复合氧化物，该装置通过风机7向催化转化器内不断补充空气，以增氧促进钙钛矿型复合氧化物的生成。风机7由汽车电池驱动。在本实施例中，多孔容器21也可用金属网替代。此外，对于安装有氧传感器的汽车，也可不安装补氧装置。
在图3、图4中，本实用新型的另一个实施例是将催化转化器安装在消音器中，催化颗粒3安装在金属网21′中，在金属网21′上还安装有由中间的排气通道11向四周幅射的筋网11A，筋网11A将催化颗粒3平均分布在6个区域内，每片筋网11A相隔60°。催化转化器安装在消音器的中间，与进入消音器的排气管1直接相对。
在图5、图6中，本实用新型的另一个实施例是采用多根螺旋金属软管作为催化转化器中的排气通道11，该螺旋金属软管可采用与电炉丝一样的结构，所有螺旋金属软管的通气截面积之和大于或等于排气管1的标准通气截面积。为了提高螺旋金属软管的稳定性，金属网21由3层网组成，螺旋金属软管的两端通过旋转或交叉分别固定的两铡的金属网21′上，螺旋金属软管的中段固定在中间金属网21′上。
在图7、图8和图9中，本实用新型的另一个实施例是一种磁化过滤装置与催化转化器连接在一起的汽车排气污染物净化装置。由于强磁场对烟雾净化有很好的作用，同时对采用钙钛矿型复合氧化物的催化转化器也有很好的辅助促进作用。本实施例将两者结合。为了减少高温对磁场的影响，在图7中，催化转化器采用2个，在其间安装有2个强磁过滤器，强磁过滤器由安装在多片重叠在一起的稀土强磁环和调距环以及隔热层组成，稀土强磁环和调距环套在覆有隔热层的2个排气管上。当然，在本实施例中，也可采用催化转化器、消音器和磁化过滤装置分置的方式，强磁过滤器由安装在套筒内的多片重叠在一起的稀土强磁环13、隔离环14和调距环15组成，稀土强磁环13、隔离环14和调距环15直接套在排气管上，这样即便可以利用磁场净化烟雾中的各种颗粒，又可以消除催化转化器催化处理过程中可能形成的或催化颗粒碰撞磨擦产生的颗粒物。此外，强磁过滤器也可直接成为排气管的一部分，这样稀土强磁环13、隔离环14和调距环15可直接与尾气接触。磁套筒总长范围100-300mm，可根据车型大小确定，磁通量度1000高斯以上效果明显。
采用本实用新型的净化装置安装在汽车上，尾性排放污染情况明显好转。经在一辆使用7年的长安车上试验，其检测表明，CO、HC、NOx含量明显减少，各种装置单独或组合使用可使CO含量下降12.5％-45.45％，HC含量下降10％-53.33％，而稀土复合催化剂的用量仅为500g，约为常规的25％左右。
权利要求1.一种汽车排气污染物净化装置，主要由从发动机伸出的排气管、与该排气管直接连接的至少一个催化转化器、排气尾管组成，所述催化转化器由安装在壳体内的催化颗粒和支撑催化颗粒的多孔容器或金属网组成，其特征在于所述催化颗粒由母核和由该母核氧化后再生的子层组成，所述子层为钙钛矿型稀土复合氧化物，所述母核为一种经氧化能自动生成所述子层的稀土合金；在所述多孔容器或金属网上留有至少一个排气通道，所述排气通道上留有保证所述颗粒与由所述排气管排出的废气接触的孔隙或间隙，所述排气通道的通气截面积总和大于或等于所述排气管的标准通气截面积；所述废气通过所述排气通道和所述催化颗粒表面后由排气尾管排出。
2.根据权利要求1所述的净化装置，其特征在于所述催化颗粒直径为2～20mm；所述催化转化器的安装位置在与排气温度为250℃～950℃范围相对应排气管的区段。
3.根据权利要求2所述的净化装置，其特征在于所述催化颗粒直径为3～4mm；所述催化转化器的安装位置在排气温度为650℃～850℃的范围内。
4.根据权利要求3所述的净化装置，其特征在于所述排气通道由多根螺旋金属弹性软管组成，所述弹性软管的两端固定在所述多孔容器或金属网两侧。
5.根据权利要求4所述的净化装置，其特征在于所述多孔容器或金属网由3层组成，所述弹性软管经中间一层多孔板或金属网交叉或旋转安装在两侧的多孔板或金属网上。
6.根据权利要求1、2、3、4或5所述的净化装置，其特征在于所述金属中间安装有由所述排气通道向四周幅射的多孔筋板或网片。
7.根据权利要求1所述的净化装置，其特征在于在所述排气管与排气尾管之间还安装有一个消音器，所述催化转化器安装在所述消音器内直接相对所述排气管处。
8.根据权利要求1所述的净化装置，其特征在于在所述催化转化器为2个，在其间还安装有一个强磁过滤器，所述强磁过滤器由安装在套筒内的多片重叠在一起的稀土强磁环和调距环以及隔热层组成，所述磁环和调距环套在覆有隔热层的排气管上。
9.根据权利要求1所述的净化装置，其特征在于在还安装有一个补氧装置，所述补氧装置由通气管、阀、接头和风机组成，所述接头安装在所述催化转化器的催化反应区前部。
10.根据权利要求1所述的净化装置，其特征在于在所述催化转化器与排气尾管之间还安装有一个强磁过滤器，所述强磁过滤器由安装在套筒内的多片重叠在一起的稀土强磁环和调距环组成，所述磁环和调距环套在排气管上或直接制成排气管的一部分，稀土强磁环和调距环可与废气直接接触。
专利摘要本实用新型公开了一种汽车排气污染物净化装置,主要由排气管、催化转化器和排气尾管组成,催化转化器由催化颗粒和支撑催化颗粒的多孔容器组成,所述催化颗粒由母核和由该母核氧化后再生的子层组成,所述子层为钙钛矿型稀土复合氧化物,母核为一种经氧化能自动生成所述子层的稀土合金,在多孔容器中留有废气通道。该装置能长期保持高效催化效果,能适应多元污染物和不同排气污染状况的净化,使用寿命长,成本低。
文档编号F01N3/08GK2371345SQ99211259
公开日2000年3月29日 申请日期1999年5月26日 优先权日1999年5月26日
发明者冯士光, 任作民 申请人:冯士光, 任作民