專利名稱：廢氣凈化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種廢氣凈化裝置，該裝置包含排氣管，用于形成一條與發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣口聯(lián)通的排氣通道；以及催化劑，它設(shè)置在排氣通道內(nèi)，用于凈化廢氣。
此外，專利公告披露了若干種廢氣凈化裝置，它們具有圓柱型催化劑，并將催化劑成分按下述方式(1)-(5)保持在沖孔管上。
(1)日本待審專利公開(kāi)(KOKAI)No.10-299469(1998)披露了一種具有催化劑管的廢氣凈化裝置，其中，催化劑成分保持在沖孔管的內(nèi)周邊表面和外周邊表面上，沖孔管能沿二沖程循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)消聲管的排氣通道的徑向，在中心區(qū)域擺動(dòng)。為激活催化劑成分，最好將催化劑管加熱至預(yù)定溫度之上。因此，催化劑管移動(dòng)至消聲管的上游側(cè)以便激活催化反應(yīng)，如果消聲管中的溫度是低的話，如在發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)周期時(shí)。催化劑管移動(dòng)至消聲管的下游側(cè)，以抑制催化劑的過(guò)熱，如果消聲管中的溫度是高的話。在這種裝置中，只有一條催化劑管。
(2)日本待審專利公開(kāi)(KOKAI)No.5-312030(1993)披露了一種廢氣凈化裝置，其中，保持著催化劑成分的圓柱型催化劑被具有圓盤(pán)形狀的固定板安裝在消聲管排氣通道的中央部分。此裝置在固定板中具有吹氣孔以排放廢氣。所以，廢氣流入圓柱型催化劑中，其余的廢氣不流過(guò)圓柱型催化劑，而是流過(guò)固定板的吹氣孔。在這種裝置中，催化劑管只有一條。
(3)日本待審定專利公開(kāi)(KOKAI)No.7-54642(1995)披露了一種廢氣凈化裝置，它包括排氣管，它與發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣口相連接；和排氣消聲管，它與排氣管的下游側(cè)相連接。此裝置具有圓柱型主催化劑構(gòu)件，它同軸地設(shè)置以覆蓋排氣管的內(nèi)壁表面。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)被驅(qū)動(dòng)時(shí)，廢氣被主催化劑構(gòu)件所凈化。但是，當(dāng)主催化劑構(gòu)件在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)階段未充分加熱時(shí)，主催化劑構(gòu)件的激活不充分。于是，這種裝置在排氣管中與發(fā)動(dòng)機(jī)排氣口連接的部位設(shè)置了亞催化劑構(gòu)件，也即一個(gè)保持有催化劑成分的圓柱型部分。亞催化劑構(gòu)件較早被加熱以便在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)階段被激活，因?yàn)樗拷l(fā)動(dòng)機(jī)的排氣口。因此，發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)階段的凈化率得到改進(jìn)。
(4)日本待審專利公開(kāi)(K0KAI)No.7-269331(1995)披露了一種廢氣凈化裝置，它包括具有催化劑成分的沖孔管，并同軸地覆蓋著排氣管的內(nèi)表面。
(5)日本待審專利公開(kāi)(KOKAI)No.5-86843(1993)披露了一種廢氣凈化裝置，其中，凈化廢氣用的主催化劑100放置在主體210的排氣通道220的下游側(cè)，排氣通道220與排氣管200相連接。示于

圖10中的裝置具有預(yù)催化劑300，它置于主催化劑100的上游側(cè)。吹氣通道400成形于預(yù)催化劑300的外周邊表面與排氣通道220的內(nèi)壁表面之間。預(yù)催化劑300由保持有催化劑成分的陶瓷蜂窩狀載體301構(gòu)成，它被軟墊夾持在外套筒302中，以防止陶瓷蜂窩狀載體301受損壞，如圖11所示。預(yù)催化劑300被支承構(gòu)件330(寬度為“M”，厚度為“t”)設(shè)置沿排氣通道220的徑向的中央?yún)^(qū)域中。示于圖10的裝置設(shè)置有關(guān)閉板212，用于偏轉(zhuǎn)廢氣。關(guān)閉板212設(shè)置在主體210中的主催化劑100的下游側(cè)，與主催化劑100相隔距離“LA”，以便面對(duì)廢氣的流動(dòng)。
前述公告的廢氣凈化裝置具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)；因此，需要改進(jìn)以獲得簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，用以提高廢氣的凈化率，同時(shí)不降低發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出。此外，按照常規(guī)技術(shù)中應(yīng)用的圓柱型催化劑，由于它由保持有催化劑成分的沖孔管構(gòu)成，其與廢氣的接觸面積小，所以凈化率不高。
此外，按照日本待審專利公開(kāi)(KOKAI)No.5-86843披露的裝置(示于圖10和11)，它應(yīng)用了具有高廢氣凈化率的蜂窩狀催化劑作為預(yù)催化劑300，以替代具有低廢氣凈化率的沖孔管。而且，根據(jù)由保持催化劑成分的陶瓷蜂窩狀載體301構(gòu)成的預(yù)催化劑300，其與廢氣的反應(yīng)面積大于沖孔管的反應(yīng)面積；所以，凈化率高于沖孔管的凈化率。但是，陶瓷蜂窩狀載體301具有高的廢氣阻力和壓力損失。
因此，示于圖10和11的裝置增加了將廢氣排入排氣通道220的阻力和壓力損失。結(jié)果，示于圖10和11的裝置在確保廢氣凈化率的同時(shí)，顯著下降了發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出。所以，必須大大增加吹氣通道400的面積。當(dāng)放置在預(yù)催化劑300外周邊側(cè)的吹氣通道400的面積太大時(shí)，流過(guò)吹氣通道400的廢氣太多，從而下降了廢氣凈化能力。相反，為減少流過(guò)吹氣通道400的廢氣量，吹氣通道400的面積減少太多時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出顯著下降。
此外，由蜂窩狀催化劑構(gòu)成的預(yù)催化劑300靠近發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣口，因?yàn)樘幱诟邷刂?，從而產(chǎn)生預(yù)催化劑300的熱問(wèn)題。
本發(fā)明是根據(jù)前述情況而完成的。因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提出一種廢氣凈化裝置，它通過(guò)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)提高了廢氣的凈化能力，同時(shí)抑制了發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的下降。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面提出一種廢氣凈化裝置，這種廢氣凈化裝置包括排氣管，它用于形成與發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣口聯(lián)通的排氣通道；以及催化劑，它設(shè)置在排氣通道中，用于凈化廢氣；改進(jìn)包括排氣管的排氣通道具有第一安裝位置和第二安裝位置，該第二安裝位置設(shè)置在相對(duì)第一安裝位置的下游側(cè)；催化劑具有放置在排氣通道的第一安裝位置的第一蜂窩狀催化劑部分，以及放置在排氣通道的第二安裝位置的第二蜂窩狀催化劑部分，第一蜂窩狀催化劑部分具有外周邊表面，用于與排氣管的內(nèi)壁表面形成吹氣通道，并包含第一金屬載體，該第一金屬載體具有若干孔，這些孔沿排氣管的排氣通道的長(zhǎng)度方向，第二蜂窩狀催化劑部分包含第二金屬載體，該第二金屬載體具有若干沿排氣管的排氣通道的長(zhǎng)度方向的孔；以及其中，第一蜂窩狀催化劑部分的催化劑區(qū)域中的徑向橫截面面積設(shè)置在相對(duì)流動(dòng)通道的徑向橫截面面積的1/5-2/3的范圍內(nèi)，該流動(dòng)通道的徑向橫截面面積由第一蜂窩狀催化劑部分被移去時(shí)的排氣通道的第一安裝位置的內(nèi)壁表面所限定。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，第一蜂窩狀催化劑部分的催化劑區(qū)域中的徑向橫截面面積設(shè)置在相對(duì)流動(dòng)通道的徑向橫截面面積的1/5-2/3的范圍內(nèi)，該流動(dòng)通道的徑向橫截面面積由第一蜂窩狀催化劑部分被移去時(shí)的排氣通道的第一安裝位置的內(nèi)壁表面所形成。因此，可能提高廢氣的凈化能力，同時(shí)抑制發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的下降。
根據(jù)本發(fā)明的廢氣凈化裝置，催化劑具有(1)第一蜂窩狀催化劑部分，它放置在排氣通道的第一安裝位置上；和(2)第二蜂窩狀催化劑部分，它放置在排氣通道的第二安裝位置上。第一蜂窩狀催化劑具有外周邊表面，用于與排氣管的內(nèi)壁表面一起形成吹氣通道，并包含第一金屬載體，該第一金屬載體具有若干沿排氣管的排氣通道的長(zhǎng)度方向的孔。第二蜂窩狀催化劑部分包含第二金屬載體，該第二金屬載體具有若干沿排氣管的排氣通道的長(zhǎng)度方向的孔。第一蜂窩狀催化劑部分的催化劑區(qū)域中的徑向橫截面面積設(shè)置在相對(duì)流動(dòng)通道的徑向橫截面面積的1/5-2/3的范圍內(nèi)，該流動(dòng)通道的徑向橫截面面積由第一蜂窩狀催化劑部分被移去時(shí)的排氣通道的第一安裝位置的內(nèi)壁表面所限定。
因此，從發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣口排出的廢氣既能在第一蜂窩狀催化劑部分，又能在第二蜂窩狀催化劑部分凈化；所以凈化率較高。從發(fā)動(dòng)機(jī)排氣口排出的廢氣劃分為(1)一股氣流，它通過(guò)吹氣通道流至第二蜂窩狀催化劑部分，而不流動(dòng)通過(guò)第一蜂窩狀催化劑部分的孔；和(2)另一股氣流，它通過(guò)第一蜂窩狀催化劑部分的孔流入第二蜂窩狀催化劑部分。通過(guò)吹氣通道能確保廢氣的流量，用以抑制發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的下降。這能確保凈化能力，因?yàn)閺U氣通過(guò)形成于第一蜂窩狀催化劑部分的外周邊表面旁的吹氣通道流入設(shè)置在下游側(cè)的第二蜂窩狀催化劑部分。
第一蜂窩狀催化劑部分的載體由金屬制成，與陶瓷載體相比能增加與廢氣的反應(yīng)面積，用以確?？椎牧鲃?dòng)面積。這能減少?gòu)U氣的流通阻力。此外，即使當(dāng)?shù)谝环涓C狀催化劑部分靠近發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣口時(shí)，這能優(yōu)異地防止壓力損失，從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出。
高溫的廢氣流過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)排氣口近旁的第一蜂窩狀催化劑部分。因此，雖然第一蜂窩狀催化劑部分由于吹氣通道而只具有小的反應(yīng)面積，它仍能保證凈化率。此外，第一蜂窩狀催化劑部分靠近發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣口，所以處于高溫中第一蜂窩狀催化劑部分的載體由金屬制成，用以提高熱傳導(dǎo)量。所以，第一蜂窩狀催化劑部分的載體能優(yōu)異地增加傳至排氣管的熱傳導(dǎo)量，從而抑制第一蜂窩狀催化劑部分的熱損壞。
第二蜂窩狀催化劑部分與第一蜂窩狀催化劑部分相比，要遠(yuǎn)離發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣口。所以，廢氣的溫度在第二蜂窩狀催化劑部分處下降。但是，廢氣的溫度被第一蜂窩狀催化劑部分中的催化反應(yīng)所加熱，加熱的廢氣流入第二蜂窩狀催化劑部分的孔中。所以有利的是，流入第二蜂窩狀催化劑部分的入口的廢氣的溫度是高的，從而提高了廢氣在第二蜂窩狀催化劑部分中的凈化率。
因此，按本發(fā)明提出的廢氣凈化裝置通過(guò)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)提高了廢氣的凈化率，同時(shí)抑制了發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的下降。
按照本發(fā)明，第一蜂窩狀催化劑部分的催化劑區(qū)域的徑向橫截面面積意味著表示第一蜂窩狀催化劑部分的入口的、催化劑區(qū)域沿第一蜂窩狀催化劑部分的徑向的徑向橫截面面積。
換言之，“St”(后輟t全部)表示，當(dāng)?shù)谝环涓C狀催化劑部分取走后的、由排氣通道的第一安裝位置的內(nèi)壁表面限定的流動(dòng)通道的徑向橫截面面積?！癝c”(后輟c催化劑)表示第一蜂窩狀催化劑部分的催化劑區(qū)域的徑向橫截面面積。比例Sc/St設(shè)置在1/5-2/3的范圍內(nèi)，也即在0.2-0.67的范圍內(nèi)，在20％-67％的范圍內(nèi)。
將比例Sc/St設(shè)置在1/5-2/3的范圍內(nèi)的理由如下如圖8所示，當(dāng)比例Sc/St小于1/5時(shí)，廢氣的凈化率顯著減小。如圖7所示，當(dāng)比例Sc/St超過(guò)2/3時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出大大下降。
按照本發(fā)明，廢氣凈化裝置用于排放發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣的排氣系統(tǒng)。例如如二沖程循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)或四沖程循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)等的發(fā)動(dòng)機(jī)。此外，摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)或四輪機(jī)動(dòng)車的發(fā)動(dòng)機(jī)也可應(yīng)用。
根據(jù)本發(fā)明的適當(dāng)模式，排氣管的排氣通道包含小直徑部分，其所具的第一安裝位置設(shè)置在排氣通道的上游側(cè)；以及大直徑部分，其所具的第二安裝位置設(shè)置在排氣通道中相對(duì)小直徑部分的下游側(cè)。小直徑部分的流動(dòng)通道的面積小于大直徑部分的流動(dòng)通道的面積。大直徑部分的流動(dòng)通道的面積可是小直徑部分的1.1-6倍，例如是1.2-4倍。但并不限于這些放大倍數(shù)。第一蜂窩狀催化劑部分放置在小直徑部分中，而第二蜂窩狀催化劑部分放置在大直徑部分中。
第一蜂窩狀催化劑部分的孔密度最好設(shè)置在每平方英寸40-200網(wǎng)眼的范圍內(nèi)。其理由如下當(dāng)?shù)谝环涓C狀催化劑部分的孔密度小于每平方英寸40網(wǎng)眼時(shí)，第一蜂窩狀催化劑部分的催化反應(yīng)面積將不足，催化劑的催化劑能力和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度將不夠。當(dāng)?shù)谝环涓C狀催化劑部分的孔密度超過(guò)每平方英寸200網(wǎng)眼時(shí)，第一蜂窩狀催化劑部分中的壓力損失將增加，從而下降發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出。當(dāng)σ1(單位每平方英寸網(wǎng)眼數(shù))表示第一蜂窩狀催化劑部分的孔密度，σ2(單位每平方英寸網(wǎng)眼數(shù))表示第二蜂窩狀催化劑部分的孔密度，本發(fā)明允許有其中的每一個(gè)，即σ1σ2，σ1＜σ2，和σ1＞σ2。
第一蜂窩狀催化劑部分的軸向長(zhǎng)度最好是第一蜂窩狀催化劑部分的直徑的0.5-1倍。當(dāng)?shù)谝环涓C狀催化劑部分的軸向長(zhǎng)度小于0.5倍時(shí)，第一蜂窩狀催化劑部分的催化反應(yīng)面積不足，從而由于廢氣的吹出而下降了凈化能力。當(dāng)?shù)谝环涓C狀催化劑部分的軸向長(zhǎng)度超過(guò)1倍時(shí)，第一蜂窩狀催化劑部分中的壓力損失增加，從而下降了發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出。還有，當(dāng)?shù)谝环涓C狀催化劑部分具有外套筒時(shí)，其直徑包含外套筒。
根據(jù)本發(fā)明的廢氣凈化裝置的適當(dāng)模式，吹氣通道可以是由第一支承構(gòu)件(例如撐條)形成的空間，第一支承構(gòu)件將第一蜂窩狀催化劑部分固定在小直徑部分中。廢氣流過(guò)第一蜂窩狀催化劑部分以便被凈化，廢氣的其余部分流過(guò)吹氣通道，它形成于第一蜂窩狀催化劑部分的外側(cè)旁。
根據(jù)本發(fā)明的廢氣凈化裝置的適當(dāng)模式，第一蜂窩狀催化劑部分可由第一支承構(gòu)件安裝在排氣通道的第一安裝位置上，第一支承構(gòu)件設(shè)置在排氣通道的內(nèi)壁表面與第一蜂窩狀催化劑部分的外周邊表面之間。第一支承構(gòu)件可以是薄構(gòu)件(例如撐條)，用以減少?gòu)U氣的流通阻力。
根據(jù)本發(fā)明的廢氣凈化裝置的適當(dāng)模式，第二蜂窩狀催化劑部分可由第二支承構(gòu)件安裝在排氣通道的第二安裝位置上，第二支承構(gòu)件設(shè)置在排氣通道的內(nèi)壁表面與第二蜂窩狀催化劑部分的外周邊表面之間。第二支承構(gòu)件可基本封閉排氣通道的內(nèi)壁表面與第二蜂窩狀催化劑部分的外周邊表面之間的空間。因此，它能有效地防止第一蜂窩狀催化劑部分和第二蜂窩狀催化劑部分中至少有一個(gè)不對(duì)廢氣進(jìn)行凈化；從而確保廢氣的凈化率。
根據(jù)廢氣凈化裝置的適當(dāng)模式，第二支承構(gòu)件能在排氣管的排氣通道的內(nèi)壁表面與第二蜂窩狀催化劑部分的外周邊表面之間形成廢氣的第二吹氣通道。這時(shí)，第二吹氣通道能排放廢氣，從而方便地抑制發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的下降。
根據(jù)本發(fā)明的廢氣凈化裝置的適當(dāng)模式，第一蜂窩狀催化劑部分能包含保持有催化劑成分的第一金屬載體和用于固定第一金屬載體的外周邊表面的第一外套筒。第二蜂窩狀催化劑部分也能包含保持有催化劑成分的第二金屬載體和用于固定第二金屬載體的外周邊表面的第二外套筒。纏繞型主體通過(guò)以旋渦形狀滾壓金屬波紋板和金屬平板形成后，第一蜂窩狀催化劑部分的第一金屬載體能通過(guò)粘結(jié)具有熾燃材料的纏繞型主體而形成。
當(dāng)另一纏繞型主體通過(guò)以旋渦形狀滾壓金屬波紋板和金屬平板形成后，第二蜂窩狀催化劑部分的第二金屬載體能通過(guò)粘結(jié)具有熾燃材料的纏繞型主體而形成。平板和波紋板可由耐熱金屬一諸如不銹鋼的耐熱鋼制成。以下給出了第一蜂窩狀催化劑部分的第一載體和第二蜂窩狀催化劑部分的第二載體的生產(chǎn)技術(shù)的實(shí)例。首先，金屬箔制成的平板和金屬箔制成的波紋板被滾壓以便與熾燃材料粘結(jié)，從而形成具有大量在軸向開(kāi)口的孔-蜂窩孔-的套筒。其次，催化劑成分層保持在載體的孔的壁表面上，用于凈化廢氣。催化劑成分可至少由鉑、銠、鈀等中的一種構(gòu)成。
按照本發(fā)明的廢氣凈化裝置的適當(dāng)模式，第二蜂窩狀催化劑部分在單位時(shí)間的凈化能力方面可大于第一蜂窩狀催化劑部分。所以，第二蜂窩狀催化劑部分可以是主催化劑，而第一蜂窩狀催化劑部分可以是預(yù)催化劑。
當(dāng)“Sc”(后輟c催化劑)表示第一蜂窩狀催化劑部分的催化劑區(qū)域中的徑向橫截面面積，而當(dāng)“Sb”(后輟b吹氣)表示吹氣通道的徑向橫截面面積時(shí)，比例Sc/Sb設(shè)置在0.25-2.06的范圍內(nèi)。比例Sc/Sb最好設(shè)置在0.25-2.06的范圍內(nèi)。這一情況有利于確保廢氣的凈化能力，同時(shí)抑制發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的下降。比例Sc/Sb不限于上述范圍。
也即，排氣管2a的排氣通道2具有與二沖程循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)90的排氣口93相聯(lián)通的小直徑部分21a和大直徑部分22a。小直徑部分21a具有第一蜂窩狀催化劑部分3a。大直徑部分22a具有第二蜂窩狀催化劑部分4a。此外，小直徑部分21a的位置“MA”的內(nèi)徑為50mm。小直徑部分21a的直徑在位置“MA”，第一蜂窩狀催化劑部分3a的入口處，進(jìn)行調(diào)節(jié)。大直徑部分22a的內(nèi)徑為90mm。因此，大直徑部分22a的流動(dòng)通道的橫截面面積約為小直徑部分21a的三倍。
第一蜂窩狀催化劑部分3a包括第一外套筒34在內(nèi)，其外徑為30mm。第一蜂窩狀催化劑部分3a形成如下纏繞型主體通過(guò)以旋渦形狀滾壓金屬波紋板31和金屬平板30而形成，以便生產(chǎn)出一個(gè)具有大量孔32(蜂窩孔)的載體3K，孔32沿軸向而開(kāi)口。板30和31由金屬箔制成。第一外套筒34連接在載體3K的外周邊上。熾燃材料涂覆在長(zhǎng)度為20mm的載體3K上。然后，載體3K在真空氣氛中于1200℃×1h的條件下加熱，用以在熾燃處理中粘接平板30和波紋板3l。金屬箔可以是具有耐熱性和耐腐蝕性的鋼，諸如不銹鋼等。
此后，具有第一外套筒34的載體3K在陶瓷稀漿中浸泡預(yù)定的鐘點(diǎn)，以便將氧化鋁陶瓷層涂覆在板30和31的表面上。接著，氧化鉛陶瓷層在約480-520℃的烘烤溫度下加以烘烤。此后，具有外套筒34的載體3K在含有催化劑成分的溶液中浸泡預(yù)定的鐘點(diǎn)，以便將催化劑成分保持在氧化鋁陶瓷層中，從而形成催化劑層。催化劑成分主要是鉑(Pt)、銠(Rh)、和鈀(Pd)。此外，第一外套筒34的軸向端表面和外周邊表面由于掩模處理而未覆蓋有催化劑層。
如圖1所示，第一蜂窩狀催化劑部分3a放置在形成于排氣通道2的上游側(cè)的小直徑部分21a中。如圖2所示，第一蜂窩狀催化劑部分3a被撐條8(示于圖2中)在中空條件下夾持在小直徑部分21a中，撐條8起第一支承構(gòu)件的作用。撐條8放置在第一蜂窩狀催化劑部分3a的第一外套筒34的外周邊表面34f與排氣管2a的內(nèi)壁表面20a之間。撐條8由具有耐熱性的金屬制成。撐條8由薄構(gòu)件(厚度Tc)構(gòu)成，用以減少?gòu)U氣的流通阻力。撐條8具有第一部分81、第二部分82、和第三部分83。第一部分81通過(guò)焊接與第一蜂窩狀催化劑部分3a的第一外套筒34的外周邊表面34f進(jìn)行接觸。第二部分82通過(guò)焊接與排氣管2a的內(nèi)壁表面20a進(jìn)行接觸。第三部分83與第一部分81和第二部分82相連接。因此，廢氣的吹氣通道200由撐條8構(gòu)成在第一蜂窩狀催化劑部分3a的第一外套筒34與排氣管2a的內(nèi)壁表面之間。
根據(jù)本實(shí)施例，“Sc”表示第一蜂窩狀催化劑部分3a的催化劑區(qū)域的徑向橫截面面積。由于“Sc”是第一蜂窩狀催化劑部分3a的催化劑區(qū)域的徑向橫截面面積，“Sc”意味著被第一蜂窩狀催化劑部分3a的第一外套筒34的內(nèi)周邊表面34i圍繞的區(qū)域。由于“Sc”在第一蜂窩狀催化劑部分3a的入口的位置“MA”加以調(diào)節(jié)，“Sc”不包含第一外套筒34的徑向橫截面面積，但“Sc”包含第一蜂窩狀催化劑部分3a的孔32的流動(dòng)通道的徑向橫截面面積。具體地講，在第一蜂窩狀催化劑部分3a處于套筒形狀的情況，當(dāng)“D”表示第一外套筒34的內(nèi)周邊表面34i的直徑時(shí)，第一蜂窩狀催化劑部分3a的Sc的徑向橫截面面積基本由(πD2)/4表示。
根據(jù)本實(shí)施例，“St”(后輟t總的)表示由排氣通道2之外的小直徑部分21a的第一安裝位置2f的內(nèi)壁表面20a限定的，在第一蜂窩狀催化劑部分3a被去除時(shí)的，流動(dòng)通道的徑向橫截面面積?！癝c”、“St”和“St”在位置“MA”(圖1中所示)，在第一蜂窩狀催化劑部分3a的入口處進(jìn)行調(diào)節(jié)。
比例Sc/St設(shè)置在1/5-2/3的范圍內(nèi)，也即在0.2-0.67的范圍，20％-67％的范圍內(nèi)。此外，撐條8的橫截面面積可忽略不計(jì)，因?yàn)橛蓤D2可見(jiàn)，它大大小于橫截面面積“St”、“Sc”或“Sb”。例如，撐條8的厚度為1.5-3mm(2mm)，撐條8的橫截面面積小于橫截面面積“Sc”的15％。
將比例Sc/St設(shè)置在1/5-2/3范圍內(nèi)的理由如下圖8表明，當(dāng)比例Sc/St小于1/5時(shí)，廢氣的凈化率明顯下降。圖7表明，當(dāng)比例Sc/St超過(guò)2/3時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出明顯下降。
此外，第一蜂窩狀催化劑部分3a的孔32的密度設(shè)置在每平方英寸為40-200網(wǎng)眼，具體講，每平方英寸為100網(wǎng)眼。當(dāng)?shù)谝环涓C狀催化劑部分3a的孔32的密度小于每平方英寸40網(wǎng)眼時(shí)，第一蜂窩狀催化劑部分3a的有效性能和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不適當(dāng)。當(dāng)?shù)谝环涓C狀催化劑部分3a的孔32的密度超過(guò)每平方英寸200網(wǎng)眼時(shí)，第一蜂窩狀催化劑部分3a的壓力損失增加，而發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出下降。
第一蜂窩狀催化劑部分3a沿廢氣流動(dòng)方向的軸向長(zhǎng)度是包括第一外套筒34在內(nèi)的第一蜂窩狀催化劑部分3a的直徑的0.5-1倍。
第二蜂窩狀催化劑部分4a的外徑為70mm。第二蜂窩狀催化劑部分4a的形成與第一蜂窩狀催化劑部分3a的相同，過(guò)程如下纏繞型主體通過(guò)以旋渦形狀滾壓金屬波紋板41和金屬平板40而形成，以便生產(chǎn)出一個(gè)具有大量孔42-蜂窩孔-的載體4K，孔42沿軸向而開(kāi)口。載體4K的長(zhǎng)度為50mm，孔密度為每平方英寸100網(wǎng)眼。第二外套筒44連接在載體4K的外周邊表面上。然后，熾燃材料涂覆在載體4K上。載體4K在真空氣氛中于1200℃×1h的條件下加熱，用以在熾燃處理中粘接平板40和波紋板41。
此后，具有第二外套筒44的載體4K在陶瓷稀漿中浸泡預(yù)定的鐘點(diǎn)，以便將氧化鋁陶瓷層涂覆在載體4K的表面上。接著，氧化鋁陶瓷層在烘烤溫度下烘烤。
第二蜂窩狀催化劑部分4a放置在大直徑部分22a上，該大直徑部分22a所在的位置為沿縱向“P”離小直徑部分21a中第一蜂窩狀催化劑部分3a的出口約200mm的下游側(cè)。
如圖3所示，第二蜂窩狀催化劑部分4a被分割板10K夾持在大直徑部分22a中，分割板10K具有環(huán)的形狀，并起著第二支承構(gòu)件的作用。分割板10K放置在排氣管2a的排氣通道2的內(nèi)壁表面20a與第二蜂窩狀催化劑部分4a的外周邊表面之間。分割板10K封閉或基本封閉排氣管2a的排氣通道2的內(nèi)壁表面20a與第二蜂窩狀催化劑部分4a的第二外套筒44的外周邊表面44f之間的空間。
廢氣凈化裝置1A用于將廢氣從摩托車的二沖程循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)90的排氣口93排放至排氣管2a的排氣通道2。由圖1可明白，廢氣從排氣通道2的排氣口93輸入，它依次流動(dòng)通過(guò)排氣通道2的小直徑部分21a和大直徑部分22a。
也即，從發(fā)動(dòng)機(jī)90的排氣口93排出的廢氣被分割成一股氣流和另一股氣流。一股氣流流動(dòng)通過(guò)小直徑部分21a的第一蜂窩狀催化劑部分3a的大量孔32。另一股氣流流動(dòng)通過(guò)設(shè)置在第一蜂窩狀催化劑部分3a外周邊側(cè)上的吹氣通道200。在第一蜂窩狀催化劑部分3a中，剛從發(fā)動(dòng)機(jī)90的排氣口93排出的廢氣被輸入至孔32中，用以與第一蜂窩狀催化劑部分3a反應(yīng)，使第一蜂窩狀催化劑部分3a被催化劑反應(yīng)加熱。于是，高溫廢氣流動(dòng)通過(guò)第二蜂窩狀催化劑部分4a，而凈化能力優(yōu)異地由第二蜂窩狀催化劑部分4a加以保證。也即，這能方便地將第二蜂窩狀催化劑部分4a的廢氣保持于高溫。
流動(dòng)通過(guò)設(shè)置在第一蜂窩狀催化劑部分3a的外表面旁的吹氣通道200的氣體基本不被第一蜂窩狀催化劑部分3a所凈化。然而，該氣體被第二蜂窩狀催化劑部分4a所凈化，因?yàn)樗鬟^(guò)第二蜂窩狀催化劑部分4a的孔42。因此，廢氣在催化反應(yīng)提高的條件下有效地在設(shè)置于下游的第二蜂窩狀催化劑部分4a中被凈化。
根據(jù)本實(shí)施例，從發(fā)動(dòng)機(jī)90的排氣口93排出至排氣通道2的廢氣既被第一蜂窩狀催化劑部分3a又被第二蜂窩狀催化劑部分4a所凈化，從而增加了凈化率。前者設(shè)置在形成于排氣通道2的上游側(cè)的小直徑部分21a中。后者設(shè)置在形成于下游側(cè)的大直徑部分22a中，該大直徑部分22a沿縱向“P”與小直徑部分21a的出口相隔預(yù)定的距離。此外，設(shè)置在排氣通道2的小直徑部分21中的吹氣通道200能抑制發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的減少。
此外，根據(jù)實(shí)施例1的廢氣凈化裝置1A，比例Sc/St表示第一蜂窩狀催化劑部分3a的催化劑區(qū)域的徑向橫截面面積相對(duì)排氣通道2的小直徑部分21a的徑向橫截面面積之比。比例Sc/St影響二沖程循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)90中輸出和HC凈化率。因此，比例Sc/St在1/5-2/3的范圍內(nèi)變化。
排氣通道2具有大直徑部分22a，它有大的流通面積；和小直徑部分21a，它有小的流通面積。如圖1所示，當(dāng)?shù)诙涓C狀催化劑部分4a設(shè)置在大直徑部分22a中時(shí)，第一蜂窩狀催化劑部分3a設(shè)置在小直徑部分21a中，從安裝角度來(lái)看，它靠近發(fā)動(dòng)機(jī)90。在摩托車情況，安裝由于其空間小而受到限制。小直徑部分21a在徑向橫截面面積方面小于大直徑部分22a。還考慮到，由陶瓷蜂窩狀載體形成的蜂窩狀催化劑部分被設(shè)置在小直徑部分21a中。然而，此情況會(huì)誘發(fā)一個(gè)問(wèn)題，即蜂窩狀孔的流動(dòng)通道的面積較小，廢氣的流通阻力較高，因?yàn)樘沾煞涓C的壁厚于金屬載體3K的壁。根據(jù)本實(shí)施例，由于第一蜂窩狀催化劑部分3a的載體3K是通過(guò)滾壓由金屬箔制成的平板30和波紋板31而形成的，載體3K的蜂窩的壁厚薄于陶瓷蜂窩狀載體的壁厚。所以，孔32的流動(dòng)通道的面積得到確保以減少?gòu)U氣的流通阻力，從而提高了廢氣的流通能力。
位于靠近發(fā)動(dòng)機(jī)90的排氣口93的第一蜂窩狀催化劑部分3a趨于在高溫中。但是，第一蜂窩狀催化劑部分3a是由金屬載體3k形成的，從而增加了向排氣管2a的熱導(dǎo)率。這優(yōu)異地防止了第一蜂窩狀催化劑部分3a的金屬載體3K被熱所損壞，雖然第一蜂窩狀催化劑部分3a靠近發(fā)動(dòng)機(jī)90的排氣口93。
Sc/St＝1的情況表示小直徑部分21a的全部流動(dòng)通道被第一蜂窩狀催化劑部分3a所覆蓋。由于在本實(shí)施例中第一蜂窩狀催化劑部分3a在其外周邊側(cè)形成吹氣通道200，第一蜂窩狀催化劑部分3a接受到的熱量與Sc/St＝1的情況相比受到抑制。這意味著，第一蜂窩狀催化劑部分3a的金屬載體3K能方便地抑制受到熱的破壞，雖然第一蜂窩狀催化劑部分3a靠近發(fā)動(dòng)機(jī)90的排氣口93。實(shí)施例2實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)、功能和效果基本與實(shí)施例1相同。下文將圍繞差異進(jìn)行描述。圖1展示了實(shí)施例2的廢氣凈化裝置1B。廢氣凈化裝置1B具有排氣管2a、第一蜂窩狀催化劑部分3b和第二蜂窩狀催化劑部分4b。排氣管2a形成與二沖程循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)90的排氣口93相聯(lián)通的排氣通道2。第一蜂窩狀催化劑部分3b放置在第一安裝位置2f中，第一安裝位置2f位于排氣通道2的上游側(cè)的小直徑部分(第一催化劑區(qū)域)21b內(nèi)。第二蜂窩狀催化劑部分4b放置在第二安裝位置2s中，它位于下游側(cè)的大直徑部分22b(第二催化劑區(qū)域)內(nèi)，該大直徑部分22b沿排氣管2a的縱向“P”與小直徑部分21b間隔預(yù)定的距離。
也即，排氣通道2的小直徑部分21b位于排氣管2a的前側(cè)，其內(nèi)徑為45mm。第一蜂窩狀催化劑部分3b被撐條8(示于圖2中)夾持在小直徑部分21b中，第一蜂窩狀催化劑部分3b的外徑為35mm，長(zhǎng)度為20mm，而孔密度為每平方英寸100網(wǎng)眼。吹氣通道200成形于第一蜂窩狀催化劑部分3b與排氣管2a的內(nèi)壁表面20a之間。
排氣通道2的大直徑部分22b放置在排氣管2a的后側(cè)，大直徑部分22b的內(nèi)徑為90mm。第二蜂窩狀催化劑部分4b被分割板10K(示于圖3中)夾持于大直徑部分22b中，與第一蜂窩狀催化劑部分3b的出口相距約100mm。第二蜂窩狀催化劑部分4b包括第二外套筒44在內(nèi)的外徑為75mm，長(zhǎng)度為50mm，而孔密度為每平方英寸40網(wǎng)眼。實(shí)施例3實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)、功能和效果基本與實(shí)施例1相同。下文將圍繞差異進(jìn)行描述。圖1也展示了實(shí)施例3的廢氣凈化裝置1c。廢氣凈化裝置1c具有排氣管2a、第一蜂窩狀催化劑部分3c和第二蜂窩狀催化劑部分4c。排氣管2a形成與二沖程循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)90的排氣口93相聯(lián)通的排氣通道2。第一蜂窩狀催化劑部分3c放置在第一安裝位置2f中，第一安裝位置2f位于排氣通道2的上游側(cè)的小直徑部分(第一催化劑區(qū)域)21c內(nèi)。第二蜂窩狀催化劑部分4c放置在第二安裝位置2s中，它位于下游側(cè)的大直徑部分22c(第二催化劑區(qū)域)內(nèi)，該大直徑部分22c沿排氣管2a的縱向“P”與小直徑部分21c的出口相隔預(yù)定的距離。
排氣通道2的小直徑部分21c的內(nèi)徑為60mm。第一蜂窩狀催化劑部分3c被環(huán)形分割板10K(薄度2mm，示于圖2中)夾持于小直徑部分21c中。第一蜂窩狀催化劑部分3c包括第一外套筒34在內(nèi)的外徑為35mm，長(zhǎng)度為20mm，而孔密度為每平方英寸200網(wǎng)眼。吹氣通道200成形于第一蜂窩狀催化劑部分3c與排氣管2a的內(nèi)壁表面20a之間。
排氣通道2的大直徑部分22c的內(nèi)徑為90mm。第二蜂窩狀催化劑部分4c被環(huán)形分割板10K(示于圖3中)夾持在大直徑部分22c中，與第一蜂窩狀催化劑部分3c的出口相距約100mm。第二蜂窩狀催化劑部分4c包括第二套筒44在內(nèi)的外徑為70mm，長(zhǎng)度為50mm，而孔密度為每平方英寸100網(wǎng)眼。實(shí)施例4實(shí)施例4的結(jié)構(gòu)、功能和效果基本與實(shí)施例1相同。下文將圍繞差異進(jìn)行描述。圖1也展示了實(shí)施例4的廢氣凈化裝置1D。廢氣凈化裝置1D具有排氣管2a、第一蜂窩狀催化劑部分3d和第二蜂窩狀催化劑部分4d。排氣管2a形成與二沖程循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)90的排氣口93聯(lián)通的排氣通道2。第一蜂窩狀催化劑部分3d放置在第一安裝位置2f中，第一安裝位置2f位于排氣通道2的上游側(cè)的小直徑部分(第一催化劑區(qū)域)21d內(nèi)。第二蜂窩狀催化劑部分4d放置在第二安裝位置2s中，它位于下游側(cè)的大直徑部分22d(第二催化劑區(qū)域)內(nèi)，該大直徑部分22d沿排氣管2a的縱向“P”與小直徑部分21d的出口相隔預(yù)定的距離。
排氣通道2的小直徑部分21d的內(nèi)徑為60mm。第一蜂窩狀催化劑部分3d被撐條8(示于圖2中)固定在小直徑部分21d中。第一蜂窩狀催化劑部分3d包括第一外套筒34在內(nèi)的外徑為35mm，長(zhǎng)度為20mm，而孔密度為每平方英寸100網(wǎng)眼。吹氣通道200成形于第一蜂窩狀催化劑部分3d與排氣管2a的內(nèi)壁表面20a之間。
排氣通道2的大直徑部分22d的內(nèi)徑為90mm。第二蜂窩狀催化劑部分4d被環(huán)形分割板10K(示于圖3中)固定在大直徑部分22d中，與第一蜂窩狀催化劑部分3d的出口相距約200mm。第二蜂窩狀催化劑部分4d的外徑為70mm，長(zhǎng)度為50mm，孔密度為每平方英寸200網(wǎng)眼。實(shí)施例5實(shí)施例5的結(jié)構(gòu)、功能和效果基本與實(shí)施例1相同。下文將圍繞差異進(jìn)行描述。圖4還展示了實(shí)施例5的廢氣凈化裝置1E。廢氣凈化裝置1E具有排氣管2a、第一蜂窩狀催化劑部分3e和第二蜂窩狀催化劑部分4e。排氣管2a形成與二沖程循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)90的排氣口93聯(lián)通的排氣通道2。第一蜂窩狀催化劑部分3e放置在第一安裝位置2f中，第一安裝位置2f位于排氣通道2的上游側(cè)的小直徑部分(第一催化劑區(qū)域)21e內(nèi)。第二蜂窩狀催化劑部分4e放置在第二安裝位置2s中，它位于下游側(cè)的大直徑部分22e(第二催化劑區(qū)域)內(nèi)，該大直徑部分22e沿排氣管2a的縱向“P”與小直徑部分21e的出口相隔預(yù)定距離。
在實(shí)施例5中，排氣通道2的小直徑部分21e的內(nèi)徑為60mm。第一蜂窩狀催化劑部分3e被撐條8(示于圖2中)固定在小直徑部分21e中。第一蜂窩狀催化劑部分3e包括第一外套筒34在內(nèi)的外徑為35mm，長(zhǎng)度為20mm，而孔密度為每平方英寸100網(wǎng)眼。吹氣通道200成形于第一蜂窩狀催化劑部分3e與排氣管2a的內(nèi)壁表面20a之間。
排氣通道2的大直徑部分22e的內(nèi)徑為90mm。第二蜂窩狀催化劑部分4e被起第二支承構(gòu)件的作用的第二撐條8K(示于圖5中)固定在大直徑部分22e中，與第一蜂窩狀催化劑部分3e的出口相距約100mm。撐條8k由薄板構(gòu)件形成，用以減少?gòu)U氣的流通阻力。撐條8K具有第一部分86、第二部分87和第三部分88。第一部分86通過(guò)焊接與第二蜂窩狀催化劑部分4e的第二外套筒44的外周邊表面44f相接觸。第二部分87通過(guò)焊接與排氣管2a的內(nèi)壁表面20a相接觸。第三部分88連接第一部分86和第二部分87。因此，用于排放廢氣的第二吹氣通道201被撐條8K成形于第二蜂窩狀催化劑部分4e的第二外套筒44與排氣管2a的內(nèi)壁表面20a之間。第二蜂窩狀催化劑部分4e包括第二外套筒44在內(nèi)的外徑為70mm，長(zhǎng)度為50mm，而孔密度為每平方英寸200網(wǎng)眼。根據(jù)示于圖4和5中的本實(shí)施例，廢氣既被第一蜂窩狀催化劑部分3e，又被第二蜂窩狀催化劑部分4e所凈化，用以提高凈化率。此外，放置在第二蜂窩狀催化劑部分4e的外周邊側(cè)旁的第二吹氣通道201能排放廢氣，同時(shí)確保凈化能力，從而抑制了發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的下降。實(shí)施例6實(shí)施例6的結(jié)構(gòu)、功能和效果基本與實(shí)施例1相同。下文將圍繞差異進(jìn)行描述。圖6展示了實(shí)施例6的廢氣凈化裝置1F。實(shí)施例6的廢氣凈化裝置1F具有排氣管2a、第一蜂窩狀催化劑部分3a和第二蜂窩狀催化劑部分4a。排氣管2a形成與二沖程循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)90的排氣口93聯(lián)通的排氣通道2。第一蜂窩狀催化劑部分3a放置在形成于排氣通道2的上游側(cè)的第一安裝位置2f中。第二蜂窩狀催化劑部分4a放置在第二安裝位置2s中，該第二安裝位置2s成形于下游側(cè)，沿排氣管2a的縱向“P”與第一蜂窩狀催化劑部分3a相隔預(yù)定距離。具有第一蜂窩狀催化劑部分3a和排氣管2a之外的第二蜂窩狀催化劑部分4a的部分基本成形成直線形狀。吹氣通道200成形在第一蜂窩狀催化劑部分3a的外周邊側(cè)旁。第二撐條8k固定第二蜂窩狀催化劑部分4a，從而在其外周邊側(cè)形成第二吹風(fēng)通道201。比例Sc/St設(shè)置于1/5-2/3的范圍內(nèi)。有時(shí)，第二蜂窩狀催化劑部分4a可被起第二支承構(gòu)件作用的分割板10K(示于圖3中)加以固定。大致計(jì)算值表1表示涉及實(shí)施例1-5的Sc，St，Sc/St和Sc/Sb的結(jié)果。大致計(jì)算的“Sc”值包含第一蜂窩狀催化劑部分3a的第一外套筒34的橫截面面積。但是，第一外套筒34的橫截面面積基本能忽略不計(jì)，因?yàn)樾∮跈M截面面積“Sc”或“St”。根據(jù)表示實(shí)施例1-5的表1，比例Sc/St設(shè)置于1/5-2/3的范圍內(nèi)，于0.2-0.67的范圍內(nèi)，即于20％-67％的范圍內(nèi)。所以，實(shí)施例1-5能提高廢氣的凈化率，同時(shí)抑制發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的下降。
此外，根據(jù)實(shí)施例1-5，比例Sc/Sb設(shè)置在0.25-2.06的范圍內(nèi)，也即在25％-206％的范圍內(nèi)。如上所述，“Sc”表示第一蜂窩狀催化劑部分3a的催化劑區(qū)域中的徑向橫截面面積，也即由第一外套筒34的內(nèi)周邊表面34i限定的面積?！癝b”表示吹氣通道200的流動(dòng)通道的徑向橫截面面積。
表1

表2

“L”表示第一蜂窩狀催化劑部分3a的長(zhǎng)度，而“D”表示包括第一外套筒34在內(nèi)的第一蜂窩狀催化劑部分3a的直徑。表2表示“L”、“D”和“L/D”。實(shí)例1根據(jù)實(shí)例1，本發(fā)明者們?cè)趹?yīng)用涉及實(shí)施例1的廢氣凈化裝置1A中改變比例Sc/St。在實(shí)例1中，本發(fā)明者們計(jì)算了應(yīng)用摩托車的二沖程循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出與碳?xì)浠衔?HC)的凈化率之間的關(guān)系。圖7和8表示了結(jié)果。(1)有關(guān)二沖程循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的計(jì)算(示于圖7中)(試驗(yàn)條件)摩托車具有二沖程循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的120cc摩托車測(cè)量條件風(fēng)門(mén)全開(kāi)及8000rpm時(shí)的功率詳細(xì)說(shuō)明具有軸向長(zhǎng)度為20mm的第一蜂窩狀催化劑部分3a設(shè)置在排氣管前側(cè)的排氣通道中，排氣通道的內(nèi)徑為50mm。然后，第一蜂窩狀催化劑部分3a的直徑改變，以使比例Sc/St在0％-100％的范圍內(nèi)變化。0％意味著第一蜂窩狀催化劑部分3a不放置的狀態(tài)。100％意味著小直徑部分21a的流動(dòng)通道的全部面積被第一蜂窩狀催化劑部分3a所封閉的狀態(tài)。第二蜂窩狀催化劑部分4a放置在后側(cè)，與第一蜂窩狀催化劑部分3a的出口相距200mm。第二蜂窩狀催化劑部分4a的外徑為70mm，長(zhǎng)度為50mm，孔密度為每平方英寸100網(wǎng)眼。(2)有關(guān)HC的凈化率(示于圖8中)摩托車具有二沖程循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的120cc摩托車測(cè)量條件ISO標(biāo)準(zhǔn)6460(ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織)詳細(xì)說(shuō)明具有長(zhǎng)度為20mm的第一蜂窩狀催化劑部分3a設(shè)置在排氣管前側(cè)的排氣通道中，排氣通道的內(nèi)徑為45mm。然后，第一蜂窩狀催化劑部分3a的直徑改變，從而使比例Sc/St在0％-100％的范圍內(nèi)變化。第二蜂窩狀催化劑部分4a放置在后側(cè)，與第一蜂窩狀催化劑部分3a的出口相距200mm。第二蜂窩狀催化劑部分4a的外徑為70mm，長(zhǎng)度為50mm，孔密度為每平方英寸100網(wǎng)眼。
圖7的水平軸線表示第一蜂窩狀催化劑部分3a的催化劑區(qū)域的徑向橫截面面積相對(duì)小直徑部分21a不含有第一蜂窩狀催化劑部分3a時(shí)的流動(dòng)通道的全部面積的比。簡(jiǎn)言之，圖7的水平軸線表示第一蜂窩狀催化劑部分3a的催化劑區(qū)域的橫截面面積與第一蜂窩狀催化劑部分3a去除時(shí)的小直徑部分21a的流動(dòng)通道的全部徑向橫截面面積之間的比。因此，圖7的水平軸線表示比例Sc/St。圖7的垂直軸線表示發(fā)動(dòng)機(jī)90的功率輸出。如圖7的特征線所示，當(dāng)比例Sc/St超過(guò)2/3(約67％)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的功率迅速下降。
圖8的水平軸線表示第一蜂窩狀催化劑部分3a的催化劑區(qū)域的徑向橫截面面積相對(duì)小直徑部分21a的流動(dòng)通道的全部面積的比例。也即圖8的水平軸線表示比例Sc/St。圖8的垂直軸線表示HC的凈化率。如圖8的特征線所示，當(dāng)Sc/St小于1/5(20％)時(shí)，凈化率迅速下降。從圖7和8所示的試驗(yàn)結(jié)果可判斷，較受推薦的比例Sc/St位于1/5-2/3的范圍內(nèi)，即0.20-0.67的范圍，20％-67％的范圍，用于提高廢氣的凈化率，同時(shí)抑制發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的下降。實(shí)例2發(fā)明者們證實(shí)了涉及實(shí)施例1-3的廢氣凈化裝置1A、1B和1C的廢氣凈化率的效果。圖9表示結(jié)果。還有，發(fā)明者們同樣地證實(shí)了涉及對(duì)比實(shí)例1的廢氣凈化裝置。涉及對(duì)比實(shí)例1的廢氣凈化裝置具有排氣管2a(示于圖1中)，它具有在實(shí)施例1、2和3中應(yīng)用的排氣通道2；以及圓柱形催化劑，它放置于排氣通道2的徑向中的中心。涉及對(duì)比實(shí)例1的圓柱形催化劑包括催化劑層和套筒，其外徑為35mm，內(nèi)徑為33mm，長(zhǎng)度為150mm，以及厚度為1.0mm。套筒具有大量沖壓孔，其直徑為3mm，而間距為6mm。沖壓孔與其內(nèi)周邊表面及外周邊表面相聯(lián)通。計(jì)算進(jìn)行如下發(fā)動(dòng)機(jī)50cc，二沖程循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)計(jì)算模式ISO 6460如圖9所示，對(duì)比實(shí)例1表明HC的凈化率小于50％，CO的凈化率約為50％-不令人滿意的性能。同時(shí)，實(shí)施例1-3表明HC的凈化率大于60％，CO的凈化率大于60％-令人滿意的性能。其它實(shí)例按照實(shí)施例1，第二蜂窩狀催化劑部分4a放置在大直徑部分22a中，第一蜂窩狀催化劑部分3a放置在小直徑部分21a中一但本發(fā)明不限于此種結(jié)構(gòu)。例如，第一蜂窩狀催化劑部分3a和第二蜂窩狀催化劑部分4a有時(shí)均可放置在大直徑部分22a中。此外，本發(fā)明也不只限于附圖所示的上述實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種廢氣凈化裝置，包括排氣管，它用于形成與發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣口聯(lián)通的排氣通道；以及催化劑，它設(shè)置在所述排氣通道中，用于凈化廢氣；改進(jìn)包括所述排氣管的所述排氣通道具有第一安裝位置和第二安裝位置，該第二安裝位置設(shè)置在相對(duì)所述第一安裝位置的下游側(cè)；以及所述催化劑具有放置在所述排氣通道的所述第一安裝位置的第一蜂窩狀催化劑部分，以及放置在所述排氣通道的所述第二安裝位置的第二蜂窩狀催化劑部分，所述第一蜂窩狀催化劑部分具有外周邊表面，用于與所述排氣管的內(nèi)壁表面形成吹氣通道，并包含第一金屬載體，該第一金屬載體具有若干孔，這些孔沿所述排氣管的所述排氣通道的長(zhǎng)度方向，所述第二蜂窩狀催化劑部分包含第二金屬載體，該第二金屬載體具有若干沿所述排氣管的所述排氣通道的長(zhǎng)度方向的孔；其中所述第一蜂窩狀催化劑部分的催化劑區(qū)域中的徑向橫截面面積設(shè)置在相對(duì)流動(dòng)通道的徑向橫截面面積的1/5-2/3的范圍內(nèi)，該流動(dòng)通道的徑向橫截面面積由所述第一蜂窩狀催化劑部分被移去時(shí)的所述排氣通道的所述第一安裝位置的所述內(nèi)壁表面所限定。
2.如權(quán)利要求1所述的廢氣凈化裝置，其特征在于，所述排氣管的所述排氣通道包含小直徑部分，其所具的所述第一安裝位置設(shè)置在所述排氣通道的上游側(cè)；以及大直徑部分，其所具的所述第二安裝位置設(shè)置在所述排氣通道中相對(duì)所述小直徑部分的下游側(cè)；以及其中所述第一蜂窩狀催化劑部分放置在所述小直徑部分中，而所述第二蜂窩狀催化劑部分放置在所述大直徑部分中。
3.如權(quán)利要求1所述的廢氣凈化裝置，其特征在于，所述第一蜂窩狀催化劑部分的所述孔的密度設(shè)置在每平方英寸40-200網(wǎng)眼的范圍內(nèi)。
4.如權(quán)利要求1所述的廢氣凈化裝置，其特征在于，所述蜂窩狀催化劑部分的軸向長(zhǎng)度是所述第一蜂窩狀催化劑部分的直徑的0.5-1倍。
5.如權(quán)利要求1所述的廢氣凈化裝置，其特征在于，所述第一蜂窩狀催化劑部分由第一支承構(gòu)件安裝在所述排氣通道的所述第一安裝位置上，該第一支承構(gòu)件放置在所述排氣通道的所述內(nèi)壁表面與所述第一蜂窩狀催化劑部分的所述外周邊表面之間。
6.如權(quán)利要求1所述的廢氣凈化裝置，其特征在于，所述第一蜂窩狀催化劑部分和所述第二蜂窩狀催化劑部分沿所述排氣管的所述排氣通道的徑向放置在中央?yún)^(qū)域。
7.如權(quán)利要求1所述的廢氣凈化裝置，共特征在于，所述第二蜂窩狀催化劑部分由第二支承構(gòu)件安裝在所述排氣通道的所述第二安裝位置上，該第二支承構(gòu)件放置在所述排氣通道的所述第二安裝位置的內(nèi)壁表面與所述第二蜂窩狀催化劑部分的外周邊表面之間。
8.如權(quán)利要求7所述的廢氣凈化裝置，其特征在于，所述第二支承構(gòu)件封閉或基本封閉所述排氣管的所述排氣通道的所述第二安裝位置的所述內(nèi)壁表面與所述第二蜂窩狀催化劑部分的所述外周邊表面之間的空間。
9.如權(quán)利要求7所述的廢氣凈化裝置，其特征在于，所述第二支承構(gòu)件在所述排氣管的所述排氣通道的所述第二安裝位置的所述內(nèi)壁表面與所述第二蜂窩狀催化劑部分的所述外周邊表面之間形成廢氣的第二吹氣通道。
10.如權(quán)利要求1所述的廢氣凈化裝置，其特征在于，所述第一蜂窩狀催化劑部分包含保持催化劑成分的所述第一金屬載體和用于固定所述第一金屬載體的外周邊表面的第一外套筒；以及其中所述第二蜂窩狀催化劑部分包含保持催化劑成分的所述第二金屬載體和用于固定所述第二金屬載體的外周邊表面的第二外套筒。
11.如權(quán)利要求10所述的廢氣凈化裝置，其特征在于，所述第一蜂窩狀催化劑部分的所述第一金屬載體是通過(guò)粘接具有熾燃材料的纏繞型主體而形成的，所述纏繞型主體是通過(guò)以旋渦形式滾壓金屬波紋板和金屬板形成的。
12.如權(quán)利要求1所述的廢氣凈化裝置，其特征在于，當(dāng)“Sc”表示所述第一蜂窩狀催化劑部分的催化劑區(qū)域中的徑向橫截面面積，而當(dāng)“Sb”表示所述吹氣通道的流動(dòng)通道的面積時(shí)，比例Sc/Sb設(shè)置在0.25-2.06的范圍內(nèi)。
13.如權(quán)利要求1所述的廢氣凈化裝置，其特征在于，所述第二蜂窩狀催化劑部分在單位時(shí)間的凈化能力大于所述第一蜂窩狀催化劑部分。
14.如權(quán)利要求1所述的廢氣凈化裝置，其特征在于，它應(yīng)用于摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣系統(tǒng)。
全文摘要
一種廢氣凈化裝置，包括排氣管2a，用于形成排氣通道2；以及催化劑，它設(shè)置在排氣通道2中，用于凈化廢氣。催化劑包括第一蜂窩狀催化劑部分3a和第二蜂窩狀催化劑部分4a。第一蜂窩狀催化劑部分3a具有外周邊表面，用于與排氣管2a的內(nèi)周邊表面一起構(gòu)成吹氣通道200。第一蜂窩狀催化劑部分3a的催化劑區(qū)域中的徑向橫截面面積設(shè)置在相對(duì)流動(dòng)通道的徑向橫截面面積的1/5－2/3的范圍內(nèi)，該流動(dòng)通道的徑向橫截面面積由第一蜂窩狀催化劑部分3a被移去時(shí)的排氣通道2中的第一安裝位置3a的內(nèi)壁表面所限定。
文檔編號(hào)F01N13/02GK1420260SQ0210528
公開(kāi)日2003年5月28日 申請(qǐng)日期2002年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月21日
發(fā)明者白畑潤(rùn)也, 佐藤真康, 尾澤照彥 申請(qǐng)人:株式會(huì)社科特拉