Estructura portadora para catalizador de purificación de gases de escape
Descripción general
 Se previene la disipación de calor desde el soporte y se mejora la característica de aumento de la temperatura sin usar un material de amortiguación que aísla el calor o similar. ] Y el cilindro exterior 1, un primer cuerpo de nido de abeja 2 dispuesto en el lado aguas arriba del gas de escape, y el segundo cuerpo de nido de abeja 3 dispuesto en el lado aguas abajo del gas de escape, que comprende un segundo cuerpo de nido de abeja 3 fijados al cilindro exterior 1 es decir, el primer cuerpo de nido de abeja 2 se mantiene en un estado de no contacto con el tubo exterior 1 para el elemento de sujeción 4 que se extiende en el lado aguas arriba dirección que se proyecta desde el segundo cuerpo de nido de abeja 3. Como la capa de aire está interpuesta entre el primer cuerpo de panal 2 y el cilindro exterior 1, se previene la radiación de calor del primer cuerpo de panal 2 y se mejora la característica de aumento de temperatura.
Campo técnico
La presente invención se refiere a una estructura de un soporte utilizado para el catalizador de purificación de gases de escape para purificar gas de escape de un motor de combustión interna, en concreto dos o más cuerpo alveolar ofrece la estructura de soporte de catalizador de purificación de gas de escape tipo tándem en el cilindro exterior .
Antecedentes de la técnica
Por ejemplo, como un catalizador de purificación de gases de escape para purificar gases de escape de un motor de automóvil, una capa de soporte tal como alúmina activada formada en un cuerpo de nido de abeja hecho de cerámica o metal, fue apoyado metales catalíticos tales como platino y rodio en la capa de soporte Se usan muchas cosas. Sin embargo, existe la realidad de que el metal catalizador no puede obtener actividad catalítica a una temperatura inferior a aproximadamente 300ºC. Por lo tanto el ejemplo, inmediatamente después de arrancar el motor bajo soporte de catalizador de la temperatura, existe un problema de que las sustancias nocivas hasta que se calienta por encima de 300 ° C. El calor de gas de escape se descarga mientras inesperado casi purificada.
Para resolver este problema, los portadores metálicos metálicos que tienen una conductividad térmica más alta que la cerámica y excelentes características de aumento de la temperatura se están volviendo habituales. Además, por ejemplo, el Modelo de Utilidad japonés 63 un centenar de cuarenta-uno mil de seis centenar de treinta-dos JP y abierta verdadero 2 83320 JP, para separar el cuerpo dos de nido de abeja se fija al cilindro, y dispuesto un pequeño volumen de soporte de metal en el lado aguas arriba del gas de escape, Y un portador de cerámica o un portador de metal está dispuesto en el lado de aguas abajo. Al reducir de este modo la capacidad de calor del portador en el lado de aguas arriba, es posible elevar rápidamente la temperatura del portador en el lado de aguas arriba. Además, también se mejora la libertad de diseño del catalizador, tal como la carga de un metal catalítico con alta actividad a baja temperatura en una gran cantidad de portadores en el lado aguas arriba.
Etc. Más encima de publicación y abierta verdadero 1 One centenar de y once mil uno centenar de veinte-de cuatro JP, o se unieron al cilindro exterior y el soporte de metal parcialmente, la estructura de soporte fijo se da a conocer a través de un material de relleno aislante del calor. Así, si se impide que la liberación de calor por transferencia de calor entre el soporte metálico y el cilindro exterior, ya que el aumento de la temperatura del soporte metálico se promueve adicionalmente, es posible mejorar aún más el rendimiento de purificación inicial de partida.
Tarea de solución
Sin embargo, incluso con la estructura de soporte de tipo tándem mencionada anteriormente, existen los siguientes problemas, y es difícil decir que el rendimiento de la purificación en condiciones de baja temperatura tales como inmediatamente después del arranque es suficiente. Es decir, incluso si un portador de metal que tiene una pequeña capacidad térmica está dispuesto en el lado de aguas arriba, la disipación de calor es causada por la transferencia de calor desde la porción de unión entre el portador de metal y el cilindro exterior. Además, el material del cojín aislante del calor tiene sus propios problemas de resistencia al calor y durabilidad, y puede usarse solo en una parte muy limitada. La interposición del material de amortiguación adiabático hace que todo el portador de catalizador sea más grande en tamaño, más caro y causa problemas en el espacio de montaje y similares.
La presente invención se ha realizado a la vista de tales circunstancias, y un objeto de las mismas es evitar adicionalmente la radiación de calor desde un soporte sin usar un material de cojín aislante del calor o similar.
Solución
estructura de soporte de catalizador de purificación de gas de escape de la presente invención para resolver los problemas mencionados anteriormente, un cilindro exterior, un primer cuerpo de nido de abeja está alojado en el cilindro exterior está dispuesto en el lado de aguas arriba del flujo de gas de escape, un primer cuerpo de nido de abeja en el barril un segundo cuerpo de nido de abeja está alojado en una posición separada axialmente dispuesto en el lado aguas abajo del flujo de gas de escape, el purificar gases de escape de soporte de catalizador estructura tándem con el segundo cuerpo de nido de abeja se fija al tubo exterior al menos en parte Y el primer cuerpo de nido de abeja se mantiene en un estado sin contacto con el cilindro exterior mediante un miembro de sujeción que se extiende desde el segundo cuerpo de nido de abeja en el lado aguas arriba de la dirección axial.
En el catalizador que usa la estructura de soporte para un catalizador de purificación de gas de escape de la presente invención, el gas de escape fluye primero al primer cuerpo de panal de abejas. Aquí, una capa de aire cilíndrica se interpone entre el primer cuerpo de nido de abeja y el cilindro exterior, y se mantiene en un estado sin contacto con el cilindro exterior. De este modo se evita que la capa de aire actúa como una capa de aislamiento térmico, ya que la liberación de calor por transferencia de calor desde el primer cuerpo de nido de abeja, el primer cuerpo de nido de abeja de forma rápida la temperatura se eleva mediante la absorción de calor de gas de escape. Como resultado, se mejora el rendimiento de purificación en las primeras etapas de arranque.
El gas de escape que ha pasado a través del primer cuerpo de panal de abejas fluye luego al segundo cuerpo de panal de abejas. Debido a que está separado del primer cuerpo de nido de abeja y el segundo cuerpo de nido de abeja, el gas de escape se somete a agitación acción al entrar en el segundo cuerpo de nido de abeja, los flujos se convierten sensación turbulento. Por lo tanto, el gas de escape se somete a un tratamiento de purificación casi uniforme. Aquí el gas de escape que fluye hacia fuera del primer cuerpo de nido de abeja, ya que su propio calor y ha se aplica un calor de reacción catalítica temperatura más alta en el primer cuerpo de nido de abeja, la temperatura del segundo cuerpo de nido de abeja se incrementa más rápidamente se aclaró . Tenga en cuenta que el segundo cuerpo de nido de abeja se fijan en contacto con el cilindro exterior, el rendimiento de purificación tal como inmediatamente después de la puesta en marcha se pretende estar limitada por la velocidad de calentamiento del primer cuerpo de nido de abeja, a través del tubo exterior del segundo cuerpo de nido de abeja El calor radiante tiene poco efecto sobre el rendimiento de la purificación.
De aquí en adelante, la presente invención se describirá específicamente con referencia a ejemplos.
1 y 2 muestran la estructura de soporte para un catalizador de purificación de gases de escape de acuerdo con una realización de la presente invención. La estructura de soporte incluye un cilindro exterior 1, un primer cuerpo de nido de abeja 2 y el segundo cuerpo de nido de abeja 3 alojados en el cilindro exterior 1, un primer cuerpo de nido de abeja 2 y el elemento de sujeción 4 para conectar el cuerpo de nido de abeja 3 segundos , Respectivamente.
El cilindro exterior 1 está formado de acero inoxidable ferrítico que tiene un espesor de 12 mm y tiene una forma cilíndrica con un diámetro interno de 85 mm. Un primer cuerpo de nido de abeja 2 segundos cuerpo alveolar 3 son ambos Fe 20Cr 5Al REM (Y, La, etc.) y papel de aluminio como placa plana 20 y 30 de acero resistente al calor está formada a un espesor de 50 micras, tal como el piso Y placas corrugadas onduladas 21 y 31, que están formadas enrollando las placas planas 20 y 30 y las placas corrugadas 21 y 31 en una forma enrollada. Su diámetro primer cuerpo de nido de abeja 2 es de 84 mm, un segundo cuerpo de nido de abeja 3 es 84.9mm, la longitud axial del primer cuerpo de nido de abeja 2 es de 20 mm, el segundo cuerpo de nido de abeja 3 es de 100 mm, el primer cuerpo de nido de abeja 2 se hace más corto.
miembro 4 de retención es un hecho de acero inoxidable ferrítico, y ambos extremos están unidos de manera fija al primer cuerpo de nido de abeja 2 y el segundo centro del cuerpo de nido de abeja 3, respectivamente en forma de barra. El primer cuerpo de panal 2 y el segundo cuerpo de panal 3 están fijados al elemento de sujeción 4 en un estado separado entre sí por una distancia de 23 de 10 mm. Y el segundo panal cuerpo 3, se aplica el material de soldadura 32 en una forma de anillo a una vuelta en la dirección circunferencial en un extremo opuesto al primer cuerpo de nido de abeja 2, la superficie periférica interior y la junta de soldadura de la parte extrema del cilindro exterior 1 . Además, el primer cuerpo de panal 2 está alojado en el otro lado del extremo del cilindro exterior 1 en un estado sin contacto con la superficie periférica interna del cilindro exterior 1. Es decir, se forma un espacio 10 cilíndrico entre la superficie periférica exterior del primer cuerpo 2 de panal y la superficie periférica interior del cilindro 1 externo. El intervalo entre los intersticios 10 se reduce a aproximadamente 0,5 mm, y se evita que el gas de escape fluya sin ser purificado a través del espacio 10.
El primer cuerpo de nido de abeja 2, el segundo cuerpo de nido de abeja 3 y el miembro de retención 4, el material de lámina 2 se superponen placa plana y corrugada 3', 3' están dispuestos en paralelo en un dicho intervalo 23, que se celebró Uniendo el miembro 4 a un lado de extremo y enrollando el material de lámina 2 ', 3' de modo que el miembro de sujeción 4 sea el centro, es posible formar integralmente el conjunto. Por supuesto, el primer cuerpo de nido de abeja 2 y el segundo cuerpo de nido de abeja 3 se forman respectivamente, pero pueden ser formadas por un método de inserción de un miembro de retención 4 en el centro, la baja productividad se convierte en grandes pasos de fabricación en comparación con el método.
El portador es el cuerpo de nido de abeja capa de alúmina activada respectiva de una manera conocida a la superficie celular de la formación, se admite el metal catalizador tal como platino como en el convencional para la capa de alúmina activada, es el catalizador. Este catalizador está montado en un convertidor catalítico (no mostrado), y dispuesto de modo que el primer cuerpo 2 de panal de abejas está en el lado de aguas arriba del gas de escape. El gas de escape fluye primero al primer cuerpo de panal 2. Entonces, la temperatura del primer cuerpo de panal 2 se eleva por el calor del gas de escape. Aquí, existe un espacio 10 alrededor del primer cuerpo de panal 2. Por lo tanto, la capa de aire en el espacio 10 actúa como una capa aislante del calor, y se suprime la liberación de calor del primer cuerpo 2 de panal de abejas. El primer cuerpo de panal 2 tiene un volumen más pequeño que el del segundo cuerpo de panal 3 y tiene una pequeña capacidad de calor. Mediante estas acciones, la temperatura del primer cuerpo de panal 2 aumenta rápidamente para ser igual o superior a la temperatura de activación del metal catalítico, con lo que se purifica el gas de escape.
El gas de escape que sale del primer cuerpo de panal 2 se calienta a su propia temperatura elevada por el calor de reacción de la reacción catalítica, y fluye al segundo cuerpo de panal 3. En el que el primer cuerpo de nido de abeja 2 y el segundo cuerpo de nido de abeja 3 para separar el espacio 23, el gas de escape que sale del primer cuerpo de nido de abeja 2 se vuelve turbulento en el espacio. De este modo se mezcla un gas de escape emitido desde el gas de escape y la parte periférica de la celda fuera de la célula en el centro del primer cuerpo de nido de abeja 2 desemboca en el segundo cuerpo de nido de abeja 3 enteramente una temperatura y composición uniforme. Luego, se limpia adicionalmente mediante el segundo cuerpo de panal 3 y luego se descarga.
El miembro de sujeción 4 es una varilla sólida, ya que el relleno resultante necesariamente huecos en el centro del cuerpo de nido de abeja en el momento de bobinado en el caso en que no hay elementos de sujeción 4, el gas de escape sin purificar que los huecos Y se evita que escape por completo. El soporte de esta realización está montado en un motor de gasolina de 2,0 litros sistema de escape, se pasa a través del gas de escape bajo la condición de temperatura de gas de entrada 300 ° C, 90 segundos de forma continua la temperatura de la cara de la capa más externa aguas arriba del cuerpo primero de nido de abeja 2 . Los resultados se muestran en la Fig. 4.
(Ejemplo Comparativo 1) sin utilizar el elemento de sujeción 4, el primer cuerpo de nido de abeja 2 y el segundo cuerpo de nido de abeja 3 se colocó en el cilindro 1 de la misma manera que en el Ejemplo 1, ya que el segundo cuerpo de nido de abeja 3 como en el Ejemplo 1 El primer cuerpo de panal 2 se soldó y se unió al cilindro exterior 1 con toda la superficie periférica exterior del mismo para formar un portador del Ejemplo Comparativo 1.
Para este portador, la temperatura en el momento del arranque se midió de la misma manera que en el Ejemplo 1, y el resultado se muestra en la FIG.
Sin utilizar (Ejemplo 2 Comparativo) material de soldadura, un primer cuerpo de nido de abeja 2 y el segundo cuerpo de nido de abeja 3, es el mismo que el Ejemplo Comparativo 1 excepto que el cilindro exterior fijo 1 a través de la 3 mm espesor de aislamiento . Como material aislante del calor, se usó una cerámica expansible por calor compuesta de fibra de cerámica de tipo alúmina de sílice, vermiculita como material expansible por calor y un aglutinante orgánico.
Para este portador, la temperatura en el momento del arranque se midió de la misma manera que en el Ejemplo 1, y el resultado se muestra en la FIG.
(Evaluación) Como puede verse a partir de la figura 4, el portador del ejemplo 1 tiene una alta tasa de aumento de temperatura al comienzo y exhibe excelentes características de aumento de temperatura. Por otro lado, el apoyo del Ejemplo Comparativo 2 es la característica aumento de temperatura es mejor que el Ejemplo Comparativo 1 por la cantidad de material aislante del calor, es inferior a las características iniciales Atsushi nobori que en el Ejemplo 1.
(Realización 2) La figura 5 es una vista en sección transversal de una estructura de soporte de acuerdo con una segunda realización de la presente invención. El miembro de soporte de sujeción 4 es una cilíndrica con fondo, excepto que tiene una longitud corta del segundo cuerpo de nido de abeja 3 en comparación con el Ejemplo 1 es el mismo que en el Ejemplo 1, formado de la misma manera Ha sido hecho.
En esta realización, dado que el miembro de sujeción 4 es hueco y su longitud es corta, su capacidad de calor es menor que la de la primera realización. Por lo tanto, las características de aumento de temperatura del primer cuerpo de panal 2 y el segundo cuerpo de panal 3 se mejoran adicionalmente.
(Realización 3) La figura 6 es una vista en sección transversal de una estructura de soporte de acuerdo con una tercera realización de la presente invención. El portador incluye un cuerpo 2 y el segundo panal cuerpo primero de nido de abeja 3, están conectados integralmente con el cuerpo de nido de abeja en forma de barra 5 se extiende desde los centros respectivos, por lo que el primer cuerpo de nido de abeja 2 del cuerpo de nido de abeja 3 segundos diámetro tanto se enrollan integralmente por 84 mm, y excepto que la unión del segundo cuerpo de nido de abeja 3 del tubo exterior 1 tiene una forma escalonada es la misma que la primera forma de realización. Es decir, el cuerpo en forma de panal 5 similar a una barra funciona como el miembro de sujeción 4 y ejerce la misma acción y efecto que la primera realización.
Estos cuerpos de nido de abeja, material de lámina 2 se superponen placa plana y ondulada como se muestra en la Fig. 7', 3' mediante el elemento de lámina metálica de forma conectado en un extremo, el otro extremo de la forma de separación de extremo vinculado Como se muestra en la FIG. Así, la parte de conexión 5 se forma 'porciones de la herida en forma de varilla cuerpo de nido de abeja 5 en el centro, el primer cuerpo de nido de abeja 2 y el segundo cuerpo de nido de abeja 3 en el resto está formado.
(Cuarta Realización) La Figura 8 es una vista en sección de una estructura de soporte de acuerdo con una cuarta realización de la presente invención. El soporte incluye un primer cuerpo 2 y el segundo panal cuerpo alveolar 3, excepto que está conectado integralmente con el cuerpo de nido de abeja tubular 6 que se extiende desde las porciones periféricas respectivas son los mismos que en el Ejemplo 3. Es decir, el cuerpo de panal de abejas tubular 6 funciona como el miembro de sujeción 4. Y puesto que el cuerpo de nido de abeja cilíndrico 6 está conectado al primer cuerpo de nido de abeja 2 y el segundo cuerpo de nido de abeja 3 en toda la circunferencia, la rigidez se ha mejorado en comparación con la conexión de sólo la parte central de la tercera forma de realización.
Estos cuerpos de nido de abeja, utilizando el mismo material de lámina a la mostrada en la Fig. 7, en contraste con el Ejemplo 3, se enrolla hacia la parte de conexión 5 'del final separado. se forma de este modo partes de conexión 5 'se enrollan cuerpo de nido de abeja porción cilíndrica 6 situado en la parte periférica, el primer cuerpo de nido de abeja 2 y el segundo cuerpo de nido de abeja 3 en el resto se forma.
(Quinta realización) La figura 9 es una vista en sección de una estructura de soporte de acuerdo con una quinta realización de la presente invención. El portador incluye un primer cuerpo de nido de abeja 2 y el segundo cuerpo de nido de abeja 3, el cuerpo de nido de abeja en forma de barra 5 se extiende desde los centros respectivos, que está conectado integralmente con el cuerpo de nido de abeja cilíndrica 6 que se extiende desde cada borde periférico La tercera realización es similar a la tercera realización excepto por lo anterior. Es decir, el cuerpo 5 en forma de panal en forma de varilla y el cuerpo 6 en forma de panal cilíndrico funcionan cada uno como el miembro 4 de sujeción.
En esta estructura de soporte, desde la parte central y tanto el primer cuerpo de nido de abeja 2 de la porción periférica y el segundo cuerpo de nido de abeja 3 está conectado, mejora aún más la rigidez es grande durabilidad en comparación con los Ejemplos 3 y 4 . Estos cuerpos de nido de abeja, material de lámina 2 se superponen placa plana y ondulada como se muestra en la Fig. 10 '3' mediante el elemento de lámina metálica de forma conectado en ambos extremos, aquí también conectado desde el extremo vinculado 5' Y heridas hacia la otra porción de extremo 6 '. De este modo porción 5 de conexión 'se enrolla el cuerpo de nido de abeja parcialmente en forma de varilla 5 en el centro está formado, la otra parte extrema 6' cilíndricas del cuerpo de nido de abeja 6 porciones se enrolla está situado en la periferia Por ejemplo. En la porción restante, se forman el primer cuerpo de panal 2 y el segundo cuerpo de panal 3.
(Sexta realización) La figura 11 es una vista en sección transversal de una estructura de soporte de acuerdo con una sexta realización de la presente invención. El portador, excepto en que el primer cuerpo de nido de abeja 2 y el segundo cuerpo de nido de abeja 3, están conectados integralmente por cruz placa porción cilíndrica espiral 7 se extiende desde las superficies extremas respectivas del todo, como en el Ejemplo 1 . Es decir, la porción de placa plana tubular 7 funciona como el miembro de sujeción 4.
Estos cuerpos de nido de abeja y la porción de placa cilíndrica 7, dispuestos primero placa de onda 21 y la segunda placa de onda 31 de ancho estrecho paralelo a intervalos en la placa plana 70 como se muestra en la Fig. 12, desde un extremo al otro Como se muestra en la FIG. Como resultado, la porción de placa plana tubular 7 se forma solo en la placa plana 8 entre la primera placa corrugada 21 y la segunda placa corrugada 31. La estructura de soporte de la presente realización, junto con la porción de placa cilíndrica 7 funciona de manera similar a la del miembro de retención 4 de la primera forma de realización, también es posible apoyar el metal catalizador en la porción de placa cilíndrica 7, en cuyo caso el portador en general La eficiencia de purificación mejora.
Efecto de la invención
Es decir, de acuerdo con la purificación del gas de la estructura de soporte de catalizador de escape de la presente invención, ya que la extremadamente excelente en características Atsushi nobori del primer cuerpo de nido de abeja, el rendimiento de purificación tal como inmediatamente después de la puesta en marcha se mejora notablemente cuando se monta en un sistema de escape de un automóvil .
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 es una vista en sección transversal de una estructura de soporte de acuerdo con una realización de la presente invención.
La figura 2 es una vista en perspectiva que muestra una estructura de una estructura de soporte de acuerdo con una realización de la presente invención.
La figura 3 es una vista desarrollada de una estructura alveolar utilizada en una realización de la presente invención.
La figura 4 es un gráfico que muestra las características de aumento de temperatura de una estructura de soporte de acuerdo con una realización de la presente invención.
La figura 5 es una vista en sección transversal de una estructura de soporte de acuerdo con una segunda realización de la presente invención.
La figura 6 es una vista en sección transversal de una estructura de soporte de acuerdo con una tercera realización de la presente invención.
La figura 7 es una vista desarrollada de un cuerpo de panal de abejas utilizado en un tercer ejemplo de la presente invención.
La figura 8 es una vista en sección transversal de una estructura de soporte de acuerdo con una cuarta realización de la presente invención.
La figura 9 es una vista en sección transversal de una estructura de soporte de acuerdo con una quinta realización de la presente invención.
La figura 10 es una vista desarrollada de una estructura alveolar utilizada en un quinto ejemplo de la presente invención.
La figura 11 es una vista en sección transversal de una estructura de soporte de acuerdo con una sexta realización de la presente invención.
La figura 12 es una vista desarrollada de un cuerpo de panal de abejas utilizado en una sexta realización de la presente invención.
7: ... 1: cilindro exterior 2: primer cuerpo de panal 3: segundo cuerpo de panal
4: miembro de retención 5: cuerpo de panal en forma de varilla (miembro de sujeción)
6: cuerpo de panal cilíndrico (elemento de sujeción) 7: porción de placa plana tubular (elemento de sujeción)
10: brecha 32: material de soldadura fuerte
Reclamo
1 y en las reivindicaciones cilindro exterior, el gas de escape está contenido en el primer cuerpo de nido de abeja dispuesto en el lado aguas arriba del flujo de gas de escape está alojado en el cilindro exterior en una posición separada dicho primer cuerpo de nido de abeja y axialmente dentro del cilindro exterior en la purificación de gases de escape de soporte de catalizador estructura tándem con el segundo cuerpo de nido de abeja, el dispuesto aguas abajo del flujo, dicho segundo cuerpo de nido de abeja se fija al cilindro exterior al menos en parte, dicho primer cuerpo de nido de abeja En donde el miembro de soporte se mantiene en un estado sin contacto con el cilindro externo mediante un miembro de sujeción que se extiende desde el segundo cuerpo de panal de abeja en el lado de corriente arriba de la dirección axial.
Dibujo :
Application number :1994-002536
Inventors :トヨタ自動車株式会社、新日本製鐵株式会社
Original Assignee :飯田清三、梶剛三、山岸典生、田中敬三