專利名稱：柴油車用poc金屬載體后處理器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及柴油車用P0C金屬載體后處理器[6]，應(yīng)用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)，滿 足了歐4以上的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)要求。
技術(shù)背景 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)排氣中的有害成分主要是PM、NOX、HC及CO等。在過(guò)去2 3年里，低 排放發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)成為人們爭(zhēng)論、關(guān)心、甚至渴望實(shí)現(xiàn)的一個(gè)理想。 美國(guó)國(guó)家環(huán)保局(EPA)2007排放法規(guī)要求汽車制造商同時(shí)減少汽車尾氣中的顆 粒(PM)和氮氧化物(NOX)兩種主要的污染物。這需要有相當(dāng)?shù)募记?，解決這個(gè)問(wèn)題沒(méi)有什 么捷徑可走。按傳統(tǒng)的方法，減少一種污染勢(shì)必導(dǎo)致另一種污染的增加。汽車制造商似乎 已經(jīng)陷入了困境。 在排放法規(guī)的壓力下， 一方面車用柴油機(jī)正不斷進(jìn)行技術(shù)升級(jí)和改進(jìn)，另一方面， 選擇恰當(dāng)?shù)暮筇幚砑夹g(shù)策略和裝備，例如，SCR、DPF、DOC、POC等后處理措施來(lái)滿足歐4或歐 5排放標(biāo)準(zhǔn)。 SCR后處理器技術(shù)的本質(zhì)是利用尿素在高溫下分解出朋3，作為還原劑的朋3和 發(fā)動(dòng)機(jī)排氣中的N0X在催化劑和溫度的綜合作用下進(jìn)行反應(yīng)，理想工況下生成無(wú)毒的N2 和H20，從而達(dá)到凈化的目的。但是SCR后處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，每套的成本在11000元 25000元，成為推廣應(yīng)用的障礙。 DPF后處理器技術(shù)的本質(zhì)是利用一種特殊的載體，例如進(jìn)口和出口端的蜂窩孔交 替封堵后的'壁流'式陶瓷或碳化硅載體，新鮮的DPF后處理器樣件對(duì)柴油車排出的PM — 類的'黑煙'的過(guò)濾效率最高可以達(dá)到90%，新車出廠檢測(cè)完全可以達(dá)到歐4或歐5排放標(biāo) 準(zhǔn)，但是，這種陶瓷DPF載體的價(jià)格昂貴，無(wú)法國(guó)產(chǎn)，世界范圍內(nèi)都被美國(guó)的'Coming'公司 和日本的'NGK'公司專利壟斷，不僅每套的成本在7000元 12000元，而且，最容易堵塞失 效，成為推廣應(yīng)用的障礙。 D0C后處理器技術(shù)的本質(zhì)是類似于汽油乘用車的三元催化轉(zhuǎn)化器(TWC)，用來(lái)脫 除尾氣中的CO和HC，載體和催化劑技術(shù)比較成熟，均能國(guó)產(chǎn)化，價(jià)格低，效率高。但應(yīng)用于 柴油車后，由于其主要的處理的主要對(duì)象為PM，對(duì)PM的去除效率僅僅在10 30%，因此， 效率低，成為推廣應(yīng)用的障礙。 POC后處理器技術(shù)的本質(zhì)是先把PM '過(guò)濾'或'截留'下來(lái)，然后在催化劑的作用 下進(jìn)行氧化，把PM中的主要成分S0F部分氧化成C02和H20，把PM顆粒尺寸降低，消除其 毒性和危害的因素，因此，解決了 PM超標(biāo)的本質(zhì)問(wèn)題。P0C后處理器對(duì)PM的處理效率可以 達(dá)到50 80X，被堵塞的故障率也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于DPF。因此，P0C是國(guó)外研究的熱點(diǎn)，其中，以 Ecocat公司最具代表性。 POC后處理器的本質(zhì)是先進(jìn)的載體和催化劑技術(shù)的結(jié)合。其中，載體最為關(guān)鍵，不 僅影響性能，也影響成本和壽命。 Ecocat公司POC載體是其專利技術(shù)，其本質(zhì)是結(jié)構(gòu)獨(dú)特的金屬蜂窩板和超細(xì)金屬纖維紡織氈的組合體。但價(jià)格昂貴，國(guó)產(chǎn)的柴油車不可能大批量采用。 POC載體成為POC后處理器應(yīng)用的關(guān)鍵。 一些利用超薄耐熱不銹鋼板制造的一 些'蜂窩狀板以及其組合'，例如，專利號(hào)為'02241118.6'的'三元凈化器金屬載體'專利； 專利號(hào)為'200720088652.0'的'機(jī)動(dòng)車三元催化凈化器金屬載體的波紋帶及其金屬載 體'專利；專利號(hào)為'200810091662.9'的'廢氣凈化金屬載體、所用層合物廢氣凈化過(guò)濾 器'專利；專利號(hào)為'200610114608.2'的'一種汽車尾氣金屬載體三元催化器制備方法' 專利；專利號(hào)為'200480036580.4'的'廢氣凈化金屬載體的制造方法、廢氣凈化金屬載體 和廢氣凈化過(guò)濾器'專利；專利號(hào)為'200710003694.4'的'金屬載體及金屬載體的制造方 法'專利；專利號(hào)為'99201749. 1'的'機(jī)動(dòng)車尾氣凈化催化劑的金屬載體'專利；專利號(hào)為 '00268303.2'的'蜂窩狀金屬載體'專利；專利號(hào)為'00243739.2'的'機(jī)外三元催化凈化 器的金屬載體'專利；專利號(hào)為'02202495.6'的'用于廢氣排放控制的金屬載體'專利；專 利號(hào)為'200410022788.2'的'新型陶瓷化處理的金屬載體'專利；專利號(hào)為'98125354.7' 的'催化劑用金屬載體'專利；專利號(hào)為'03208434. X'的'蜂窩狀金屬載體'專利；專利號(hào) 為'99101110. 4，的'一種帶氧化鋁層的催化劑金屬載體'專利；專利號(hào)為'98119279. 3，的 '用于內(nèi)燃機(jī)排氣系統(tǒng)的金屬載體'專利；專利號(hào)為'00100560. X'的'廢氣凈化用金屬載體' 專利；專利號(hào)為'01111387. 1'的'用于廢氣凈化的金屬載體催化劑'專利等等，由于氣體的 傳質(zhì)和傳熱的通道是貫通型或等同于貫通，因此，對(duì)PM的處理效果不好，無(wú)法適用于P0C后 處理裝置。 —些專利采用金屬絲交叉紡織成平面的金屬網(wǎng)，再把這些網(wǎng)片疊放在一起，例如 專利號(hào)為'98248772. X'的'網(wǎng)狀陶瓷載體'專利；專利號(hào)為'99253757.6'的'網(wǎng)狀陶瓷載 體'專利；專利號(hào)為'200710010357.8'的'催化還原氮氧化物的蜂窩狀金屬絲網(wǎng)載體'專 利；專利號(hào)為'200710010359.7'的'一種具有氧化鋁涂層的蜂窩狀金屬絲網(wǎng)載體及其制備 方法'專利；專利號(hào)為'200810011365.9'的'蜂窩狀金屬絲網(wǎng)載體上涂覆氧化鋁涂層的方 法'專利；專利號(hào)為'200810011366. 3'的'用于凈化廢氣的蜂窩狀金屬絲網(wǎng)載體'專利；專 利號(hào)為'200420094705.6'的'表面負(fù)載納米Ti02金屬濾網(wǎng)'專利等等，由于氣體的傳質(zhì)和 傳熱的通道是近似于貫通型，氣流通道紊亂的程度不高，PM顆粒被碰撞和截留的幾率不高， 因此，對(duì)PM的處理效果不好，無(wú)法適用于P0C后處理裝置。 —些專利采用完整的泡沫金屬作為催化劑的載體，雖然解決了上述問(wèn)題，但是面 臨成本的劣勢(shì)，無(wú)法應(yīng)用于國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的汽車的大批量生產(chǎn)，但其可靠性高，需要對(duì)載體單元 進(jìn)行結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，在保證性能的情況下，降低成本，可以應(yīng)用于載體技術(shù)、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和可靠 性要求較高的出口型的車輛，例如專利號(hào)為'200320119469.4'的'復(fù)合光催化抗菌泡沫金 屬'專利；專利號(hào)為'200610156330. 5'的'一種高孔隙率金屬多孔載體材料的制備方法'專 利；專利號(hào)為'200510024944. 3'的'汽車尾氣凈化器催化劑金屬載體及其制備方法'專利； 專利號(hào)為'200410096609. X'的'一種泡沫金屬加氫催化劑及其制備方法和應(yīng)用'專利；專 利號(hào)為'200710034317.7'的'一種多孔金屬載體及其制備方法'專利等等。
發(fā)明內(nèi)容 本實(shí)用新型的目的在于提供柴油車用P0C金屬載體后處理器，其利用金屬泡沫 材料質(zhì)輕、隔音、阻燃，又有很強(qiáng)的吸能本領(lǐng)和電磁屏蔽作用，價(jià)格相當(dāng)于進(jìn)口產(chǎn)品價(jià)格的1/2，具備技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面的競(jìng)爭(zhēng)力。 本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的柴油車用P0C金屬載體后處理器，由發(fā)動(dòng) 機(jī)排氣的進(jìn)氣管、進(jìn)氣擴(kuò)張管、連接法蘭、載體、出氣擴(kuò)張管、出氣管、固定載體餅的檔圈和 壓力傳感器組成；其特征在于載體為泡沫金屬餅安裝在殼體內(nèi)；泡沫金屬餅-A型載體上 涂敷氧化型催化劑涂層；進(jìn)口和出口的載體泡沫金屬餅-A型載體用金屬擋圈同殼體焊接 固定。 殼體為單層的或帶保溫層殼體，殼體的材料為SUS441鐵素體不銹鋼或表面鍍鋁
的Stll普通鋼內(nèi)板；載體的進(jìn)口和出口分別同進(jìn)氣或出氣擴(kuò)張管和相聯(lián)結(jié)。 泡沫金屬餅-A型載體，是由每英寸透氣的孔數(shù)15 65卯i，孔的密度大于90%的
泡沫鎳、泡沫鎳鉻、泡沫鎳鉻鋁、泡沫鐵鉻鋁、泡沫鐵鉻等成分的泡沫材料，泡沫金屬餅的厚
度為50mm 150mm。 本實(shí)用新型的積極效果是柴油車用POC金屬載體后處理器的價(jià)格相當(dāng)于進(jìn)口產(chǎn) 品價(jià)格的1/2，具備技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面的競(jìng)爭(zhēng)力。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的描述如圖1所示，柴油車用P0C金屬載體 后處理器，由發(fā)動(dòng)機(jī)排氣的進(jìn)氣管1、進(jìn)氣擴(kuò)張管2、連接法蘭3、載體、出氣擴(kuò)張管6、出氣管 7、固定載體餅的檔圈8和壓力傳感器9組成；其特征在于載體為泡沫金屬餅4安裝在殼體 5內(nèi)；泡沫金屬餅-A型載體4上涂敷氧化型催化劑涂層；進(jìn)口和出口的載體泡沫金屬餅-A
型載體4用金屬擋圈8同殼體5焊接固定。 殼體5為單層的或帶保溫層殼體，殼體5的材料為SUS441鐵素體不銹鋼或表面鍍 鋁的Stll普通鋼內(nèi)板；載體的進(jìn)口和出口分別同進(jìn)氣或出氣擴(kuò)張管2和6相聯(lián)結(jié)。 泡沫金屬餅-A型載體4，是由每英寸透氣的孔數(shù)15 65卯1，孔的密度大于90% 的泡沫鎳、泡沫鎳鉻、泡沫鎳鉻鋁、泡沫鐵鉻鋁、泡沫鐵鉻等成分的泡沫材料，泡沫金屬餅4 的厚度為50mm 150mm。 首先選擇每英寸透氣的孔數(shù)35ppi，孔的密度大于90X的泡沫鎳鉻鐵片材，餅的 直徑為300mm，餅的厚度為150mm，分別經(jīng)過(guò)堿性介質(zhì)的除油脫脂工序；然后在650 750°C 的條件下保溫2小時(shí)；移入含有0. 5% HC1和0. 2% Cr(N03)2的處理液中處理4小時(shí)；先 用自來(lái)水沖洗2遍，再用蒸餾水沖洗2遍；11(TC干燥2小時(shí)；依次涂敷以下材料和比例的 催化劑涂層，完成燒結(jié)，涂層的比例為1份的A1203，0. 2份的Ti02，0. 04份的La203，0. 1份 的Ce02，0. 06份的Cr203 ;涂層的燒結(jié)溫度為250 550°C，時(shí)間為2 3小時(shí)。加工成帶 有催化劑的泡沫金屬餅-A型載體4。 選取材料為SUS44不銹鋼板材料，板厚度為1.5mm，焊接內(nèi)徑為302mm，長(zhǎng)度為 480mm園桶狀載體殼體5。 在園桶狀載體殼體5的出口端完成固定載體餅的檔圈8焊接。 先在桶內(nèi)的檔圈上方，分別放入規(guī)定數(shù)量的泡沫金屬餅-A型載體4，例如，連續(xù)放入3塊，完成載體的填裝；該載體垂直擺放，在最上端的A型載體4表面上放置一個(gè)直徑小 于A型載體4的直徑10 20mm的平面鋼板，然后在其上放置10千克的金屬砝碼，使整個(gè) 載體疊放密實(shí)，減少空隙和徑向移動(dòng)，完成檔圈9的焊接。 按順序完成出氣擴(kuò)張管6、出氣管7、進(jìn)氣管1、進(jìn)氣擴(kuò)張管2、連接法蘭3的焊接和 壓力傳感器10的安裝，完成P0C金屬載體后處理器的制造加工。
權(quán)利要求柴油車用POC金屬載體后處理器，由發(fā)動(dòng)機(jī)排氣的進(jìn)氣管(1)、進(jìn)氣擴(kuò)張管(2)、連接法蘭(3)、載體、出氣擴(kuò)張管(6)、出氣管(7)、固定載體餅的檔圈(8)和壓力傳感器(9)組成；其特征在于載體為泡沫金屬餅(4)安裝在殼體(5)內(nèi)；泡沫金屬餅-A型載體(4)上涂敷氧化型催化劑涂層；進(jìn)口和出口的載體泡沫金屬餅-A型載體(4)用金屬擋圈(8)同殼體(5)焊接固定。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的柴油車用P0C金屬載體后處理器，其特征在于所述的殼體 (5)為單層的或帶保溫層殼體，殼體(5)的材料為SUS441鐵素體不銹鋼或表面鍍鋁的St11 普通鋼內(nèi)板；載體的進(jìn)口和出口分別同進(jìn)氣或出氣擴(kuò)張管(2)和(6)相聯(lián)結(jié)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的柴油車用P0C金屬載體后處理器，其特征在于所述的泡沫金 屬餅-A型載體(4)，是由每英寸透氣的孔數(shù)15 65卯i，孔的密度大于90%的泡沫鎳或泡 沫鎳鉻或泡沫鎳鉻鋁或泡沫鐵鉻鋁或泡沫鐵鉻成分的泡沫材料，泡沫金屬餅(4)的厚度為 50mm 150mm。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種柴油車用POC金屬載體后處理器，其特征在于其特征在于載體為泡沫金屬餅安裝在殼體內(nèi)；泡沫金屬餅-A型載體上涂敷氧化型催化劑涂層；進(jìn)口和出口的載體泡沫金屬餅-A型載體用金屬擋圈同殼體焊接固定。具備很高的機(jī)械強(qiáng)度，應(yīng)用于裝配車載POC后處理器的出口車輛，發(fā)動(dòng)機(jī)排氣煙度降低顯著；無(wú)背壓?jiǎn)栴}；在性能相當(dāng)?shù)那闆r下，價(jià)格相當(dāng)于進(jìn)口產(chǎn)品的1/2，節(jié)約成本。
文檔編號(hào)B01J32/00GK201502424SQ20092009357
公開(kāi)日2010年6月9日 申請(qǐng)日期2009年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月29日
發(fā)明者劉國(guó)軍, 張克金, 張苡銘, 張靜, 李駿, 王丹, 趙家瑞, 馬萬(wàn)慶 申請(qǐng)人:中國(guó)第一汽車集團(tuán)公司;長(zhǎng)春市福田精細(xì)化工有限公司