专利名称：汽车排气净化消声器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种汽车排气净化消声器，更具体的说涉及一种采用发泡金属作为消声材料和催化剂载体材料的汽车排气净化消声器。
背景技术：
发动机的尾气和排气噪声所造成的环境污染的严重性是众所周知的。对汽车排气的机外净化与排气噪声的控制，通常是采用净化器与消声器彼此独立的分体结构，这种分体结构不仅造成发动机功率损失增加，还会增加安装费和生产成本。
在现有的汽车尾气净化器中，催化剂载体材料为陶瓷和金属两类。与金属载体相比，目前通用的蜂窝陶瓷载体存在着温度较低(1400℃软化)、元件壁较厚、预热慢、排气阻力较大等缺点。因此，各国都在进行金属载体的开发。金属载体壁厚仅为陶瓷载体的1/4，因而可降低排气阻力。并使催化剂载体小型化成为可能；金属载体的热容量小，其预热性能好，有利于电预热催化剂实现HC的零排放措施的实施，另外还有温度适应性好等优点。而目前汽车尾气催化转化器中催化剂的金属载体以金属波纹网组合成的各种结构为主，其耐热冲击和机械冲击性能较低，特别是高温时抗氧化能力不足，影响了汽车尾气催化转化器使用寿命。另外，这种波纹网状的金属载体，其比表面积有限，吸附催化剂活性组分能力不足，限制了汽车尾气催化转化器净化效率的进一步提高。
现有的汽车排气消声器系统通常以抗性消声器为主，因为它是全金属结构，结构简单，能耐高温、耐腐蚀、耐气流冲击，寿命长。但抗性消声器的消声频带较窄，在中、低频消声效果较好，高频较差。为了弥补其高频消声效果差的缺陷，往往需要采用多级组合即多级消声器或阻抗复合式消声器等对高频消声效果较好的结构，来完成汽车排气系统的消声。这样一方面增加了加工难度，另一方面也提高了消声成本。
现有的吸声材料一般采用能耐高温、耐腐蚀的铝丝毡、石棉绳毡等，再用能牢固予以固定的护面结构加以固定。这种消声器耐冲刷、耐潮湿和耐尘的效果较差，使用寿命较短，同时消声效果也较差，因此目前还未能在汽车领域得到普遍使用。
实用新型内容本实用新型提供一种能耐高温、耐腐蚀、耐气流冲击，使用寿命长，交净化尾气性能和消声性能好，同时结构简单、加工简便的一体式汽车排气净化消声器。
本实用新型包括金属外壳，外壳的两端分别与进气管和出气管相连接，外壳内装有净化和消声器件，所述器件心多孔材料为载体，该载体至少部分是发泡金属材料，发泡金属材料的发泡微孔的孔径为50-1200微米，发泡金属材料的孔隙率(多孔材料的空气体积与材料总体积之比)为80-98％，发泡金属材料表面附着有催化剂涂层。
所述的发泡金属材料可以沿着与气流方向垂直的方向分段设置，段与段之间留有空腔。发泡金属材料也可以以单层或多层方式以与气流方向平行的方向设置，各发泡金属材料层之间及其与外壳内壁之间留有空腔。所述发泡金属材料的厚度为10-40毫米，所述空腔的厚度为10-50毫米。
所述的发泡金属材料包括发泡状的镍、铁、铜、铝、钛及其合金。
所述的催化剂涂层组分包括金属元素、稀土金属及少量贵金属，其中金属元素包括钙Ca、钡Ba、镁Mg、锆Zr、锌Zn、铝Al中的一种或几种；稀土金属包括铈Ce、镧La、镨Pr、钕Nu中的一种或几种；贵金属包括钯Pb、铂Pt、铑Rh、钌Ru中的一种或几种。
所述催化剂涂层组分中还可加入γ-氧化铝、氧化锆、氧化铈中的一种或几种。
本实用新型结构简单，加工简便，使用寿命长。在较宽的频率范围内都具有良好消声性能；且耐热冲击及机械冲击，比表面积大，净化效率高。
图1是本实用新型汽车排气净化消声器第一种实施方式的结构示意图；图2是本实用新型汽车排气净化消声器第二种实施方式的结构示意图；图3是图2的A向视图；图4是本实用新型汽车排气净化消声器第三种实施方式的结构示意图；图5是本实用新型汽车排气净化消声器第四种实施方式的结构示意图；下面参照附图结合实例对本实用新型作进一步详细的说明具体实施方式
实施例一如图1所示，包括金属外壳2，外壳2的两端分别与进气管2和出气管4相连接(进气管和出气管上可设紧固法兰，图未示)，外壳2内装有发泡金属材料3。发泡金属材料的孔隙率可以在80-98％之间，孔径可以在50-1200微米之间，发泡金属材料表面附着有催化剂涂层。吸声材料3分段(图中为两段，在实际使用中可以分为多段)沿着与气流方向垂直的方向设置在金属外壳2中，分段设置的吸声材料3之间留有空腔。发泡金属材料的厚度可以在10-40毫米之间，空腔的厚度可以在10-50毫米之间。
上述的发泡金属材料可以包括镍、铁、钛组成的单质金属或者由上述金属构成的合金。也可以为AB型合金，其中组份A为镍、铁、钛中的一种，其含量占55-95％(重量百分比)，组份B为铬、铝、钴、钼、锌中的一种或几种，其含量占5-45％(重量百分比)。
附着在发泡金属表面的催化剂涂层组分包括金属元素、稀土金属及少量贵金属，其中金属元素包括钙Ca、钡Ba、镁Mg、锆Zr、锌Zn、铝Al中的一种或几种；稀土金属包括铈Ce、镧La、镨Pr、钕Nu中的一种或几种；贵金属包括钯Pb、铂Pt、铑Rh、钌Ru中的一种或几种。
所述催化剂涂层组分中还可加入γ-氧化铝、氧化锆、氧化铈中的一种或几种。
发泡金属材料孔径大小对整个尾气净化的性能影响很大，当孔径为50～1200微米时，转化效果较好，当孔径为400～800微米时，其转化效果最优，同时发泡金属材料孔径大小对吸声性能有着很大的影响。其吸声系数随着孔径的增加呈现一个从低到高先上升，再从高到低下降的趋势，在200-1200之间时能够取得最佳吸声效果。同时，发泡金属材料在高频部分的吸声效果要好于低频部分。
因些，通过在吸声材料3之间留有空腔，以及合理的增加材料的厚度的方式来提高消声器的吸声性能，尤其是在低频部分的吸声性能。空腔客观上也可以起到增加材料厚度的作用，这相当于延长了毛细管的有效长度，由此可以减少材料的用量，降低了成本。同时还可以改善材料的吸声性能，尤其是低频部分的吸声性能。研究证明，当发泡金属材料的厚度在10-40毫米之间，空腔的厚度在10-50毫米之间时，就能够有效的提高吸声效果，特别是低频部分的吸声效果，使得本实用新型在一个宽广的频率范围内都能够获得良好的吸声效果。
发泡金属材料的孔隙率对于材料附着催化剂载体的比表面积、净化性能、吸声性能和气流阻力也有较大的影响，但是，如果把材料的孔隙率提高到98％以上时，不仅在技术方面目前还比较困难，而且不经济，并且还会影响材料的机械强度，降低它的抗冲刷能力。因此把发泡金属材料的孔隙率限定为80-98％是个最佳的范围。
实施例二如图2和图3所示的，发泡金属材料采用沿着与气流方向平行的方向设置等方式，在发泡金属材料制成的吸声材料3的中间以及吸声材料3与金属外壳2之间也可以形成气流通道。这样的话，对发动机的排气阻力更小，但吸声效果稍有下降。如此设置的发泡金属材料3的数量可以为一层或者多层。各发泡金属材料层之间及其与外壳内壁之间留有空腔。发泡金属材料的最佳厚度在10-40毫米之间，空腔的最佳厚度在10-50毫米之间。
实施例三如图4所示，在金属外壳2内，前半段采用发泡金属3作为消声材料，后半段采用金属波纹网5作为催化剂的金属载体，其余和实施例一相同。
实施例四如图5所示，在金属外壳2内，采用发泡金属3和附着有催化剂的金属波纹网球5分段间隔设置，每段间设有间隔6，其余和实施例一相同。
采用本实用新型尾气净化消声器的上述各实施例用于普通轿车进行检测，尾气净化效果和消除噪声性能均优于国家规定的标准。
上述实施例只是体现本实用新型基本思路的优选方案，本技术领域的普通技术人员对其中的某些部分所可能做出的一些变动均体现了本实用新型的原理，属于本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种汽车排气净化消声器，包括金属外壳，此外壳的两端分别与进气管和出气管相连接，所述外壳内装有净化和消声器件，所述器件以多孔材料为载体，其特征在于所述载体至少部分是发泡金属材料，该发泡金属材料的发泡微孔的孔径为50-1200微米，孔隙率为80-98％。
2.根据权利要求1所述的汽车排气净化消声器，其特征在于所述的发泡金属材料沿着与气流方向垂直的方向分段设置，段与段之间留有空腔。
3.根据权利要求2所述的汽车排气净化消声器，其特征在于所述发泡金属材料的厚度为10-40毫米，所述空腔的厚度为10-50毫米。
4.根据权利要求2所述的汽车排气净化消声器，其特征在于各段的发泡金属材料可以分别具有不同的孔径或孔隙率。
5.根据权利要求1所述的汽车排气净化消声器，其特征在于所述的发泡金属材料以单层或多层方式以与气流方向平行的方向设置，各发泡金属材料层之间及其与外壳内壁之间留有空腔。
6.根据权利要求5所述的汽车排气净化消声器，其特征在于所述发泡金属材料的厚度为10-40毫米，所述空腔的厚度为10-50毫米。
7.根据权利要求1所述的汽车排气净化消声器，其特征在于所述的发泡金属材料为由镍、铁、钛组成的单质金属或合金。
8.根据权利要求1所述的汽车排气净化消声器，其特征在于所述的发泡金属材料为AB型合金，其中组份A为镍、铁、钛中的一种，其含量占55-95wt％，组份B为铬、铝、钴、钼、锌中的一种或几种，其含量占5-45wt％。
9.根据权利要求1或7或8所述的汽车排气净化消声器，其特征在于所述发泡金属材料表面附着有催化剂涂层，该催化剂涂层的组分包括金属元素、稀土金属及少量贵金属。
10.根据权利要求1或7或8所述的汽车排气净化消声器，其特征在于所述催化剂涂层中金属元素包括钙Ca、钡Ba、镁Mg、锆Zr、锌Zn、铝Al中的一种或几种；稀土金属包括铈Ce、镧La、镨Pr、钕Nu中的一种或几种；贵金属包括钯Pb、铂Pt、铑Rh、钌Ru中的一种或几种。
11.根据权利要求1或7或8所述的汽车排气净化消声器，其特征在于所述催化剂涂层中还可加入γ-氧化铝、氧化锆、氧化铈中的一种或几种。
专利摘要本实用新型涉及一种汽车排气净化消声器，包括金属外壳，外壳的两端分别与进气管和出气管相连接，外壳内装有净化消声材料，净化消声材料由发泡金属材料构成，发泡微孔的孔径为50－1200微米，孔隙率为80－98％，该发泡金属材料表面附着有催化剂涂层。这种排气消声器结构简单、加工简便、成本低廉，能耐高温、耐腐蚀、耐气流冲击，使用寿命长。
文档编号F01N3/10GK2665367SQ200320125349
公开日2004年12月22日 申请日期2003年12月26日 优先权日2003年12月26日
发明者李春波, 成宏伟 申请人:比亚迪股份有限公司