CN201581966U

CN201581966U - 汽车尾气催化还原后处理器的组合结构

Info

Publication number: CN201581966U
Application number: CN2009200944883U
Authority: CN
Inventors: 张克金; 应善强; 王丹; 崔龙; 刘国军
Original assignee: FAW Group Corp
Current assignee: FAW Group Corp
Priority date: 2009-09-25
Filing date: 2009-09-25
Publication date: 2010-09-15
Anticipated expiration: 2019-09-25

Abstract

本实用新型涉及一种汽车尾气催化还原后处理器的组合结构，其特征在于：下连接法兰、进气管和上连接法兰固定为一个整体，其上安装有由气体通道和液体通道组成的尿素喷嘴；尿素喷嘴放置在尿素混合分解载体和催化剂段的前端；通过上连接法兰和壳体以及配备挡圈与尿素喷嘴相连；尿素混合分解载体和催化剂段上缠绕涂敷催化还原载体和催化剂段，封装入壳体；排气管、进口端封盖和出口端封盖焊接在壳体上。是一种很紧凑的催化还原结构，简单结构，可靠性高，采用这种催化还原后处理器的组合结构能提高尿素还原剂气氛的混合、分解、保温的功能，具有一定的实际应用价值。

Description

汽车尾气催化还原后处理器的组合结构

技术领域：

本实用新型涉及一种汽车尾气催化还原后处理器的组合结构，应用于汽车尾气的国4和国5以上的后处理行业。

背景技术：

目前汽车后处理技术包括SCR(Selective Catalytic Reduction)催化转化还原技术，DPF(Diesel Particulate Filter)颗粒捕捉器，DOC(Diesel Oxidation Catalyst)氧化型催化器等。催化还原技术的本质是利用尿素在高温下分解出NH₃，作为还原剂的NH₃和发动机排气中的NO_x在催化剂和温度的综合作用下进行反应，理想工况下生成无毒的N₂和H₂O，从而达到净化的目的。催化还原技术自70年代开始在国外作为发电厂等的固定源使用的脱硝技术而进行了开发和广泛应用。为应对新的环保法规的要求，国外从90年已开始把催化还原技术成功移植到柴油汽车上，并相应进行了催化还原催化剂工艺技术和尿素还原剂的开发验证，实现了工业化应用，例如，欧洲和日本。目前，欧洲的大多数造商已经开始坚定不移的采用催化还原技术来实现欧4和欧5标准。

国外如此热衷于催化还原技术的原因，主要是催化还原具有很多优点，例如，可以在排气温度250～550℃的范围内具有50～85％的NO_x去除效率，并能有效降低PM的排放水平；催化还原能轻松满足欧4和欧5水平，也具有达到欧6水平的潜力；目前达到欧4采用的催化还原技术，发动机的燃油耗可降低3～6％；催化还原催化剂不含有贵金属，比成本相对较低；催化还原对车用燃油的质量，特别是硫含量不敏感。基于以上分析，催化还原后处理技术也最适合中国的车辆状况和车用燃油状况。

如果2010年开始在中国推广应用车载催化还原后处理技术，必须解决好尿素还原剂供应、尿素还原剂的剂量、尿素还原剂的雾化喷射、催化还原催化剂转换效率、氨气泄露量等至关重要的技术难点。上述各点都涉及到尿素还原剂的问题。在这些问题中，尿素还原剂的雾化喷射后同发动机排气的混合，并有效分解是一个关键点。它涉及到催化剂表面的堵塞问题、催化剂活性问题、尿素还原剂腐蚀和结焦堵塞喷嘴的问题。

从化学角度分析，尿素在温度高于135℃以上都会分解放出氨气，以实现对NOX的清除。但实际上，尿素在通过喷嘴喷射进发动机排气管中之后，在较高的气流输送下，一直到催化还原活性单元之前，往往不能有效的同排气气氛混合，其分解成NH3的效率也较差；或者从发动机排气歧管出来的高温气氛到达催化还原活性端的距离大概1.2～1.5m，实测温度降低25℃以上，在严寒的冬季温度降低更多，这样会降低NOX的去除效果。对于催化还原保温问题，国外的办法是整个***都是采用双层金属板结构，这不仅增加了材料成本，也使总成的封装工艺异常复杂。

专利号为200720018679.2的‘大排量发动机催化还原后处理管路装置’的专利是在尿素喷嘴后方的发动机排气管上安装‘一种网状的混合器’，目的也是提高混合效果，但是，排气管的管径有限，如果网的孔太小，气流阻力大，影响发动机正常的运转；反之，如果网的孔太大，没有气流阻力，但是混合的效果很差，也没有考虑保温问题；专利号为200580003880.7的‘催化还原***’的专利是在催化还原活性端的入口前增设一个‘同心圆的多孔板’结构；专利号为200710107086.8的‘内燃机排气后处理装置’的专利是在催化还原活性端的上游安装了一个‘多孔的罐形混合气室，并把混合后的气氛逆向流动’增加混合效果，该专利存在结构复杂的问题。分析国外催化还原样件，发现其混合单元的结构各不相同，但是目的相同。

发明内容：

本实用新型的目的在于提供一种汽车尾气催化还原后处理器的组合结构，其对一种在商用车上应用的催化还原后处理器的结构进行优化，在尿素喷嘴的后方增设一个不锈钢材质的内载体，作为高效混合的分解装置，然后混合的气体折返180°，进入催化还原催化剂活性端，即外载体部分，其结构紧凑，能改善尿素混合和分解的效果，有利于化学反应的所需的热管理，具有一定的实用价值。

本实用新型的技术方案是这样实现的：汽车尾气催化还原后处理器的组合结构，由下连接法兰、进气管、上连接法兰、壳体、尿素混合分解载体和催化剂段、催化还原载体和催化剂段、气体通道、尿素喷嘴、液体通道、排气管、滚压限位圆角、进口端封盖、出口端封盖、氩弧焊接点、挡圈组成；其特征在于：下连接法兰、进气管和上连接法兰固定为一个整体，其上安装有由气体通道和液体通道组成的尿素喷嘴；尿素喷嘴放置在尿素混合分解载体和催化剂段的前端；通过上连接法兰和壳体以及配备挡圈与尿素喷嘴相连；尿素混合分解载体和催化剂段上缠绕涂敷催化还原载体和催化剂段，封装入壳体；排气管、进口端封盖和出口端封盖焊接在壳体上。

所述的尿素混合分解载体和催化剂段是由开孔密度在5～15PPI的泡沫金属叠放而成，或丝径为0.5～0.7mm的不锈钢丝编织成的开孔密度在15～45PPI的汽液过滤网卷制而成；放置在进气管中；并用挡圈焊接轴向固定。

所述的催化还原载体和催化剂段是采用厚度为0.04～0.06mm的波浪板和平板，波浪板和平板上都涂敷了涂层催化剂，交叉叠放缠绕在进气管的外壁上，为蜂窝状结构。

所述的壳体为圆柱形，在蜂窝状结构催化还原载体和催化剂段和壳体的接合部位，滚压成宽度4～6mm，深度3～5mm的限位圆角。

本实用新型的积极效果在于：是一种很紧凑的催化还原结构，适用于类似自卸车等空间有限的工程车辆，简单结构，原理科学，可靠性高的原则，采用这种催化还原后处理器的组合结构能提高尿素还原剂气氛的混合、分解、保温的功能，具有一定的实际应用价值和现实的意义。

附图说明：

图1为采用汽液过滤网作为尿素混合分解载体和催化剂段的汽车尾气催化还原后处理器的组合结构

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型做进一步的描述：如图1所示，汽车尾气催化还原后处理器的组合结构，组合结构由下连接法兰1、进气管2、上连接法兰3、壳体4、尿素混合分解载体和催化剂段5、催化还原载体和催化剂段6、气体通道7、尿素喷嘴8、液体通道9、排气管10、滚压限位圆角11、进口端封盖12、出口端封盖13、氩弧焊接点14、挡圈15组成；其特征在于：下连接法兰1、进气管2和上连接法兰3固定为一个整体，其上安装有由气体通道7和液体通道9组成的尿素喷嘴8；尿素喷嘴8放置在尿素混合分解载体和催化剂段5的前端；通过上连接法兰3和壳体4以及配备挡圈15与尿素喷嘴8相连；尿素混合分解载体和催化剂段5上缠绕涂敷催化还原载体和催化剂段6，封装入壳体4；排气管10、进口端封盖12和出口端封盖13焊接在壳体4上。

所述的尿素混合分解载体和催化剂段5是由开孔密度在5～15PPI的泡沫金属叠放而成，或丝径为0.5～0.7mm的不锈钢丝编织成的开孔密度在15～45PPI的汽液过滤网卷制而成；放置在进气管2中；并用挡圈15焊接轴向固定。

所述的催化还原载体和催化剂段6是采用厚度为0.04～0.06mm的Fe-Cr-Al波浪板和平板，Fe-Cr-Al波浪板和平板上都涂敷了Al/Ce/La/Ti/W/V涂层催化剂，交叉叠放缠绕在进气管2的外壁上，为蜂窝状结构。

所述的壳体4为圆柱形，在蜂窝状结构催化还原载体和催化剂段6和壳体4的接合部位，滚压成宽度4～6mm，深度3～5mm的限位圆角11。

尿素喷嘴8放置在尿素混合分解载体和催化剂段5的前端，当尿素还原剂喷入排气管2中后，首先同尾气的相混合，形成混合气氛；混合气氛导入所述的尿素混合分解载体和催化剂段5；尿素混合分解载体和催化剂段5是由直径小于排气管2内径1～2mm，开孔密度在5～15PPI的泡沫金属叠放而成如图1所示，或者采用丝径为0.5～0.7mm的不锈钢丝编织成的开孔密度在15～45PPI的汽液过滤网卷制而成；这两种结构的材料作为尿素混合分解载体，其特点是它们气流通道具有最大的‘混乱度’，尿素还原剂混合气在通过的过程中不断地折返、汇集、分流，从而达到最大的混合均匀度，选择开孔密度最小为5PPI的泡沫金属或丝径为0.5～0.7mm的不锈钢丝编织成的开孔密度为15PPI的汽液过滤网，主要是为了避免造成排气的背压，此外，开孔密度更低的材料生产难度也加大，不容易实施，同样，选择开孔密度最大为15PPI的泡沫金属或丝径为0.5～0.7mm的不锈钢丝编织成的开孔密度为45PPI的汽液过滤网，同样也是把混合效率放在第一位；把上述载体放置在进气管2中；并用挡圈15焊接轴向固定；

采用厚度为0.04mm的Fe-Cr-Al的钢板制成波浪板，Fe-Cr-Al波浪板和钢板上涂敷了Al/Ce/La/Ti/W/V涂层催化剂，交叉叠放，直接缠绕在进气管2的外壁上，组成蜂窝状结构；缠绕达到规定的尺寸和直径后，形成催化还原载体和催化剂段6，放入厚度为1.5mm不锈钢板制成的圆柱形的壳体4中，在蜂窝状结构和壳体的接合部位，在滚压机上，采用滚压方式，依靠滚轮，滚压成宽度6mm，深度5mm的限位圆角11，实现蜂窝状结构的轴向固定。

把上述的汽车尾气催化还原后处理器的组合结构，连接到排量为8.6L的国3柴油机的排气管上，安装尿素喷射和控制单元，连接排放仪和其它控制仪，使发动机按ESC工况运转，

按照额定喷量喷射尿素还原剂，如图1的催化还原后处理组合结构都能使测量NOX转化率稳定在87～93％，相对于不采用本专利的催化还原后处理器的单元，NOX去除效果提高2～3％。

把额定的尿素还原剂喷射量降低10％进行上述发动机测定，如图1的催化还原后处理组合结构都能使测量NOX转化率稳定在81～88％，说明尿素还原剂的充分分解和转化才能保证NOX的去除。

Claims

1.汽车尾气催化还原后处理器的组合结构，组合结构由下连接法兰(1)、进气管(2)、上连接法兰(3)、壳体(4)、尿素混合分解载体和催化剂段(5)、催化还原载体和催化剂段(6)、气体通道(7)、尿素喷嘴(8)、液体通道(9)、排气管(10)、滚压限位圆角(11)、进口端封盖(12)、出口端封盖(13)、氩弧焊接点(14)、挡圈(15)组成；其特征在于：下连接法兰(1)、进气管(2)和上连接法兰(3)固定为一个整体，其上安装有由气体通道(7)和液体通道(9)组成的尿素喷嘴(8)；尿素喷嘴(8)放置在尿素混合分解载体和催化剂段(5)的前端；通过上连接法兰(3)和壳体(4)以及配备挡圈(15)与尿素喷嘴(8)相连；尿素混合分解载体和催化剂段(5)上缠绕涂敷催化还原载体和催化剂段(6)，封装入壳体(4)；排气管(10)、进口端封盖(12)和出口端封盖(13)焊接在壳体(4)上。

2.根据权利要求1所述的汽车尾气催化还原后处理器的组合结构，其特征在于所述的尿素混合分解载体和催化剂段(5)是由开孔密度在5～15PPI的泡沫金属叠放而成，或丝径为0.5～0.7mm的不锈钢丝编织成的开孔密度在15～45PPI的汽液过滤网卷制而成；放置在进气管(2)中；并用挡圈(15)焊接轴向固定。

3.根据权利要求1所述的汽车尾气催化还原后处理器的组合结构，其特征在于所述的催化还原载体和催化剂段(6)是波浪板和平板，波浪板和平板上都涂敷涂层催化剂，交叉叠放缠绕在进气管(2)的外壁上，为蜂窝状结构。

4.根据权利要求1所述的汽车尾气催化还原后处理器的组合结构，其特征在于所述的壳体(4)为圆柱形，在蜂窝状结构催化还原载体和催化剂段(6)和壳体(4)的接合部位，滚压成宽度4～6mm，深度3～5mm的限位圆角(11)。