一种用于汽车尾气处理的三元催化器的制作方法

本发明涉及汽车尾气处理设备领域，具体的说，是一种用于汽车尾气处理的三元催化器。

背景技术：

三元催化器是一种用于将汽车尾气排出的co、hc和nox等有害气体通过氧化和还原作用转变为无害的二氧化碳、水和氮气的催化装置。

由于我国的油品质量普遍较差，燃油中含有硫、磷以及所使用的抗爆剂mmt中含有锰，以及驾驶员的不良驾驶习惯，发动机内的燃料不完全燃烧，生成许多积碳等固体颗粒物，如果不及时对三元催化器进行清理，将大大降低三元催化器的使用效果。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种用于汽车尾气处理的三元催化器，用于降低汽车尾气中的固体颗粒物，提高三元催化器的使用效果。还可以实时检测尾气的温度，并提醒驾驶员形成良好的驾驶习惯；还可以检测驾驶车辆的累积汽车尾气排放量，并在一定排放量后提醒用户及时清理三元催化器，保证三元催化器的使用效果。

本发明通过下述技术方案实现：

一种用于汽车尾气处理的三元催化器，包括催化器主体，所述催化器主体两端分别设有进气口与出气口，催化器主体内设有一空腔，

所述空腔靠近进气口一端阶梯状设有两个或两个以上的环状空腔，所述的这些环状空腔内均同轴设有风扇，所述风扇的扇叶上涂有三元催化剂；所述催化器主体内靠近出气口一端设置有三元催化剂层。

本发明提供的一种用于汽车尾气处理的三元催化器，包括一催化器主体，所述催化器主体的两端分别设有汽车尾气的进气口和出气口，在催化器主体内设有一空腔，所述空腔内设有对尾气进行处理的处理单元。

所述空腔在靠近进气口一端阶梯状设有两个或两个以上的环状空腔，靠近出气口一端设有圆柱形空腔，所述的这些环状空腔内均设有风扇，所述风扇的扇叶上涂有三元催化剂，当汽车产生的尾气经进气口到达所述风扇时，由于尾气的温度高达600摄氏度，具有强烈的布朗运动，即有着巨大的运动速度，当与风扇扇叶接触时，根据动量守恒原理，气流分子的一部分速度给予了风扇扇叶，于是风扇在尾气流的作用下开始转动；同时，当尾气与风扇的扇叶上的三元催化剂接触反应产生络合物以及尾气中固有的固体颗粒物，由于固体颗粒物的运动没有气体那么强烈，当固体颗粒物触碰到风扇时，固体颗粒物的速度迅速降低，在风扇的带动下被带至所述环状空腔底部，从而减少尾气中的固体颗粒物。

由于靠近进气口的风扇接触到的尾气的流速较大，为了避免因靠近进气口的风扇运动速度过快，同时避免后续处理环节的风扇因接触到的气流速度过大而不会转动工作或者转速过低达不到清理尾气中的固体颗粒物的作用，所述的这些风扇同轴设置，当尾气与最靠近进气口的风扇接触并带动所述风扇进行工作时，所有的风扇便一起转动；同理，尾气与后续处理环节的风扇接触时，给予所接触的风扇的动量同样是整个风扇系统得到的动量，于是，整个风扇系统一起转动，更好的实现减少尾气中的固体颗粒物。

在本发明中，所述进风口的高度沿这些环状空腔内的风扇共同的轴心至最靠近进风口的风扇顶端。

在所述阶梯状设置的环状空腔处理节点后，尾气到达与三元催化剂层，此时的尾气中的固体颗粒物经环状空腔中的风扇处理后大大减少，降低了所述三元催化剂层的处理压力，增强了所述三元催化器的处理效果。

为了更好的实现本发明，进一步地，所述风扇的扇叶设有呈蜂窝状排列的通孔。

在本发明中，为了增强所述风扇拦截固体颗粒物的能力，所述风扇的扇叶设有通孔，所述的这些通孔在风扇扇叶上呈蜂窝状排列，当汽车的尾气流经过所述风扇时，通孔的存在增加拦截固体颗粒物的能力，当固体颗粒物与风扇接触时，恰好运动至通孔内，固体颗粒物迅速减速，随风扇的扇叶至所述空腔底部；同时，蜂窝状排列能增加固体颗粒物运动至通孔内的概率，加强所述风扇去除固体颗粒物的效果。

优选地，所述风扇的扇叶上设有阻风挡板。

尾气与所述风扇的扇叶直接接触时，由于扇叶的倾角以及完全度不高，所尾气流与扇叶接触后损失的动量不会很高。基于此，为了增强所述尾气与风扇的扇叶接触动量给予的效率，在本发明中，所述风扇的扇叶上设有阻风挡板，当尾气与所述风扇的扇叶接触时，所述阻风挡板与尾气流充分接触，带动所述风扇转动；同时，阻风挡板还能拦截尾气中的固体颗粒物，加强所述风扇拦截尾气中的固体颗粒物的效果。

优选地，所述空腔下端设有堆料室。

所述空腔内的风扇在处理过程中，处理后的尾气中的固体颗粒物掉落至所述空腔底部。在本发明中，所述空腔下端设有一堆料室，在所述风扇处理固体颗粒物的过程中，处理后的固体颗粒物掉落至堆料室内，避免长时间处理过程中，固体颗粒物的堆积影响到所述三元催化器处理尾气的能力。

优选地，所述堆料室底部设有料口以及与所述料口相匹配的活页板。

在本发明中，虽然设置有堆料室对处理的固体颗粒物进行处理，但堆料室的大小是一定，基于此，在本发明中，所述堆料室底部设有料口，用于将堆料室内处理后堆积的固体颗粒物清除至堆料室外，保证所述堆料室处理固体颗粒物的能力。同时，所述料口还配有与料口大小相匹配的活页板，当所述三元催化器进行正常处理汽车尾气工作时，所述活页板关闭；当对所述三元催化器内的固体颗粒物进行处理时，打开活页板，将所述堆料室内的固体颗粒物去除。

优选地，所述料口设有闭气环。

在本发明中，由于所述堆料室设有料口对堆料室内的固体颗粒物进行去除，由于所述三元催化器内的尾气温度高达600摄氏度，而在所述三元催化器外的气体温度远远低于尾气温度，所述三元催化器存在着尾气直接从所述料口泄露的风险。基于此，在本发明中，所述料口设有闭气环，增加所述料口与活页板之间的气密性，避免发生尾气未经处理即泄露至空气中，污染环境。

优选地，还包括检测组件，所述检测组件包括：

设于进气口的温度传感器；

与所述温度传感器电性连接的数模转换器；

与所述数模转换器电性连接的微处理器；

与所述微处理器电性连接的显示屏。

三元催化剂的最佳起效温度在400-800摄氏度之间，但当温度超过1000摄氏度时，三元催化剂就会烧结坏死，而司机的错误驾驶，极易造成尾气温度达到甚至超过1000摄氏度，影响所述三元催化器处理汽车尾气的能力，同时也极易发生测量自然事故。基于此，在本发明中，所述三元催化器还包括检测组件，用于检测所述汽车尾气的温度。

所述检测组件包括：设于进气口的温度传感器，用于检测尾气的温度；与所述温度传感器电性连接的数模转换器，用于将所述温度传感器采集到的模拟信号转换成数字信号；与所述数模转换器电性连接的微处理器，用于将所述数模转换转换后的数字信号进行处理；与所述微处理器电性连接的显示屏，用于将所述微处理器处理后的尾气温度显示给用户。

优选地，所述出气口设有与所述数模转换器电性连接的气体流量传感器。

三元催化器在处理尾气一段时间后，需要对三元催化器进行一定的清理，传统的清理方式一般是汽车在行驶一定的车程后，对三元催化器进行处理。但汽车在行驶过程中，尾气的产生与行程的关系是不定的，研究表明，在行驶路况较好的路段时，尾气的产生较少，燃料燃烧也较为充分，尾气中的固体颗粒物也较少；但在路况较差时，尾气产生较多，并且燃料然后也不够充分，容易产生“黑烟”，尾气中的固体颗粒物也较多。基于此，在本发明中，所述出气口设有与所述数模转换器电性连接的气体流量传感器，用于采集所述三元催化器处理过的尾气的量，并通过微处理器处理后，通过显示屏显示给用户，提供给用户所述三元催化器处理过的为气量。

优选地，所述检测组件还包括，与所述微处理器电性连接的报警器。

用户在驾驶车辆时，注意力集中在汽车前方，难以关注显示屏处显示的尾气温度以及与处理过的尾气量，因此，在本发明中，所述检测组件还包括，与所述微处理器电性连接的报警器。当所述微处理器接收到的温度小于第一预设值，断开所述报警器电路；当所述微处理器接收到的温度大于和/或等于第一预设值时，闭合所述报警器电路，提醒用户注意驾驶。同时，当所述气体流量传感器检测到的尾气累积处理量等于第二预设值时，闭合所述报警器电路，提示用户对所述三元催化器进行处理。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

（1）本发明在对尾气进行催化反应前使用具有拦截固体颗粒物的风扇对尾气进行预处理，降低了尾气中的固体颗粒物含量，提高了三元催化器的使用效果；

（2）本发明还通过在进气口增设尾气温度检测组件，防止过高温度使三元催化剂烧结坏死，影响三元催化器的使用效果；

（3）本发明还在出气口增设尾气累积处理量检测组件，提醒用户及时清理三元催化器，保持三元催化器的使用效果。

附图说明

图1为本发明整体装置示意图；

图2为本发明整体装置剖面示意图；

图3为本发明中风扇结构示意图；

图4为本发明中堆料室以及料口和与料口匹配的活页板剖面结构示意图；

图5为本发明进气口温度传感器设置示意图；

图6为本发明出气口气体流量传感器设置示意图；

其中：1-催化器主体；11-进气口；12-出气口；132-风扇；133-三元催化剂层；134-阻风挡板；135-堆料室；136-料口；137-活页板；21-温度传感器；25-气体流量传感器。

具体实施方式

下面结合本发明的优选实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1：

结合附图1、附图2所示，本实施例提供了一种用于汽车尾气处理的三元催化器，包括一催化器主体1，所述催化器主体1为一圆柱体，在所述三元催化器两端分别设有进气口11和出气口12，所述三元催化器内设有一空腔，所述空腔内设有对尾气进行处理的处理单元。

在本实施例中，所述空腔内的处理单元，在靠近进气口11一端设有两个环状空腔，所述的这两个环状空腔呈阶梯状排列，所述的这两个环状空腔内，均设有适应各自空间大小的风扇132，在环状空腔末端与出气口12之间，设有三元催化剂层133，所述风扇132的扇叶上涂有三元催化剂，当尾气经进气口11到达所述风扇132时，由于尾气的温度高达600摄氏度，具有强烈的布朗运动，即有着巨大的运动速度，当与风扇132扇叶接触时，根据动量守恒原理，气流分子的一部分速度给予了风扇132的扇叶，尾气流速度降低，尾气中含有的固体颗粒物的运动速度也降低，运动轨迹发生变化，做抛物运动，于是风扇132在尾气流的作用下开始转动；同时，当尾气与风扇132的扇叶上的三元催化剂接触反应产生络合物，加上尾气中固有的固体颗粒物，在风扇132的带动下被带至所述环状空腔底部，从而减少尾气中的固体颗粒物。

在本实施例中，所述的这些风扇132相互之间同轴设置，当尾气进入所述三元催化器时，尾气首先带动最靠近进气口11的风扇132进行转动，由于这些风扇132之间同轴设置，于是相当于尾气与这些风扇132组成的系统之间动量守恒，避免因为尾气在与靠近进气口11附近的风扇132接触后，速度减少太多，带动不了后续风扇132的转动，从而在后续风扇132上形成的络合物以及固体颗粒物不能及时运送至所述环形空腔底部，影响所述三元催化器处理固体颗粒物的能力，弱化三元催化剂层133处理尾气的能力。

在本实施例中，所述环状空腔内的风扇132，相互之间同轴设置，且他们共同的轴心在靠近进气口11的一端，恰好固定在进气口11的下方，使得进气口11的口径大小与最靠近进气口11一端的风扇132的扇叶至轴心的距离相同，由单侧的扇叶进行受力转动，可避免因为多侧受力，固体颗粒物附着在扇叶上而不掉落，影响所述三元催化器去除固体颗粒物的能力。

同时，所述的这些环状空腔阶梯状排列，产生一些阶梯壁，尾气与这些阶梯壁碰撞时，固体颗粒物的速度急剧降低，直接掉落至风扇132的扇叶上或者环状空腔底部。

在所述阶梯状设置的环状空腔处理节点后，尾气到达与三元催化剂层133，此时的尾气中的固体颗粒物经环状空腔中的风扇132处理后大大减少，降低了所述三元催化剂层133的处理压力，增强了所述三元催化器的处理效果。

实施例2：

本实施例是在实施例1的基础上，进一步限定，结合附图3所示，在本实施例中，由于风扇132的扇叶是光滑的，当所述固体颗粒物与所述扇叶发生碰撞后，方向不定，因此为了增强所述风扇132拦截固体颗粒物的能力，所述风扇132的扇叶上设有通孔，当尾气与所述风扇132的扇叶相互碰撞时，固体颗粒物恰好碰撞在通孔内时，固体颗粒物迅速减速，并在空腔内随风扇132的扇叶运动至所述空腔底部；同时，在所述风扇132的扇叶上蜂窝式排列通孔，增大固体颗粒物运动至通孔内的概率，加强所述风扇132去除固体颗粒物的效果。

实施例3：

本实施例是在实施例2的基础上，进一步限定，结合附图3所示，尾气中的固体颗粒物与所述风扇132的扇叶碰撞时由风扇132的扇叶设置有一定的倾角，固体颗粒物碰撞后的运动方向不定，且动量损失不会很高。因此，在本实施例中，所述风扇132的扇叶上还设有阻风挡板134，当尾气中的固体颗粒物与所述风扇132的扇叶碰撞时，阻风挡板134与所述尾气以及尾气中的固体颗粒物充分接触，将固体颗粒物拦截在所述风扇132的扇叶上；同时，所述阻风挡板134与尾气充分接触碰撞，吸收更多来自尾气的动量，带动所述风扇132转动，加强所述风扇132拦截尾气中的固体颗粒物的效果。

实施例4：

本实施例是在实施例1的基础上，进一步限定，结合附图4所示，所述三元催化器在处理汽车尾气的过程中，处理后的尾气中的固体颗粒物掉落至所述空腔底部，虽然汽车尾气中的固体颗粒物少且细小，但在后续的处理过程中，掉落后的固体颗粒物极易导致在后续处理过程中，风扇132吹动造成二次污染。基于此，在本实施例中，所述空腔下端设有一堆料室135，所述堆料室135的进料口136即是所述环状空腔的底部，同时，所述堆料室135的底板与底面成一定斜角，使所述固体颗粒物滑落至原理进料口136的一端，降低风扇132的转动对堆料室135的固体颗粒物的影响；同时，所述堆料室135底板与所述三元催化器的顶板空腔的竖直面接触处设有弧形面，相较于直角面，避免了固体颗粒物在此处的堆积。

实施例5：

本实施例是在实施例4的基础上，进一步限定，结合附图4、附图5所示，在实施例4中，虽设置有堆料室135对处理后的固体颗粒物进行后续处理，但堆料室135的大小是一定，而后续尾气处理是持续不断的进行的。基于此，在本实施例中，所述堆料室135底部设有料口136，用于将堆料室135内处理后堆积的固体颗粒物清除至堆料室135外，保证所述堆料室135处理固体颗粒物的能力。同时，所述料口136还配有与料口136大小相匹配的活页板137，当所述三元催化器进行正常处理汽车尾气工作时，所述活页板137关闭；当对所述三元催化器内的固体颗粒物进行处理时，打开活页板137，将所述堆料室135内的固体颗粒物去除。

实施例6：

本实施例是在实施例5的基础上，进一步限定，上述实施例5为解决处理后的固体颗粒物，为所述堆料室135设置了料口136以及活页板137，但活页板137并不是与所述催化器主体1一体化的结构，由于所述三元催化器内的汽车尾气温度高达600摄氏度，甚至800摄氏度，尾气的布朗运动极强，于是所述料口136及活页板137存在着尾气泄露的风险。基于此，在本实施例中，所述料口136设有闭气环，增加所述料口136与活页板137之间的气密性，避免发生尾气未经处理便泄露至空气中，污染环境。

实施例7：

本实施例是在实施例1-6的基础上，进一步限定，结合附图5所示，我们知道，三元催化剂的最佳起效温度在400-800摄氏度之间，但当温度超过1000摄氏度时，三元催化剂就会烧结坏死。但实际上，因为很多司机错误的驾驶习惯，以及汽车老化等原因，易造成尾气温度达到甚至超过1000摄氏度，影响所述三元催化器处理汽车尾气的能力，同时也极易发生测量自然事故。基于此，在本实施例中，所述三元催化器还包括检测组件，用于检测所述汽车尾气的温度，保护所述三元催化器。

所述检测组件包括：设于进气口11的温度传感器21，用于检测尾气的温度，所述温度传感器21的型号为os4001-mv，其测量的温度上限可达1600摄氏度；与所述温度传感器21电性连接的微处理器，所述微处理器的型号为msp430f149ipm单片机，msp430f149ipm单片机低电压、超低功耗，具有12位的数模转换器可以得到很高的精度，在本系统中省去了使用专门的数模转换器，直接将传声器与微处理器电性连接方便简单；以及与所述微处理器电性连接的显示屏，用于将所述微处理器处理后的尾气温度显示给用户。

在本实施例中，为避免所述微处理器在高温环境下影响使用，所述微处理器与显示屏均设置在驾驶室内。

实施例8：

本实施例是在实施例7的基础上，进一步限定，结合附图6所示，所述三元催化器在处理尾气一段时间后，需要对三元催化器进行一定的清理，传统的清理方式一般是汽车在行驶一定的车程后，对三元催化器进行处理。但汽车在行驶过程中，尾气的产生与行程的关系是不定的，研究表明，在行驶路况较好的路段时，尾气的产生较少，燃料燃烧也较为充分，尾气中的固体颗粒物也较少；但在路况较差时，尾气产生较多，并且燃料然后也不够充分，容易产生“黑烟”，尾气中的固体颗粒物也较多。基于此，在本实施例中，所述出气口12设有与所述微处理器电性连接的气体流量传感器25，所述气体流量传感器25为szobte型lucb，这种传感器目前主要用于沼气池的流量计算，亦可适用于本实施例的排气量的检测。通过微处理器处理后，经显示屏显示给用户，提供给用户所述三元催化器处理过的为气量。

实施例9：

本实施例是在实施例8的基础上，进一步限定，用户在驾驶车辆时，注意力集中在汽车前方，难以关注显示屏处显示的尾气温度以及与处理过的尾气量，因此，在本发明中，所述检测组件还包括，与所述微处理器电性连接的报警器。设置900摄氏度为第一预设值，当所述微处理器接收到的温度小于800摄氏度时，断开所述报警器电路；当所述微处理器接收到的温度大于和/或等于900摄氏度时，闭合所述报警器电路，报警器发出第一报警信号，提醒用户注意驾驶。同时，设置9000立方米为第二预设值，当所述气体流量传感器25检测到的尾气累积处理量等于9000立方米时，闭合所述报警器电路，提示用户对所述三元催化器进行清洗处理。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。