催化器、发动机总成和车辆的制作方法

1.本实用新型涉及废气处理技术领域，特别涉及一种催化器、发动机总成和车辆。


背景技术：

2.随着经济的发展，人民生活水平的提高，汽车已经成为人们代步的一个重要交通工具之一。为了控制并减少汽车尾气排放，一般要求在汽车中安装催化器，汽车废气与催化器中的含催化剂载体相接触，从而加速废气中的co、hc和nox的氧化还原反应，使之转化为co2、h2o和n2及o2。目前的催化器在发动机的冷启动和暖机期间，催化器不能被充分地加热，以至于废气排放可能未经其催化转化就通过了催化器，使催化转化的效果不佳。


技术实现要素：

3.本实用新型的主要目的是提供一种催化器，旨在提高催化转化的效率。
4.为实现上述目的，本实用新型提出的催化器，包括
5.壳体，所述壳体具有相连通的进气部、出气部以及位于所述进气部和所述出气部之间的催化转化部，所述进气部用于与发动机的排气口对接连通；
6.吸附组件，包括固定连接的管体和吸附件，所述管体固定连接于所述壳体，并连通所述进气部和所述催化转化部；以及
7.阀门组件，包括活动连接的驱动件和阀体，所述阀体转动设置于所述进气部，并在所述驱动件的驱动下转动以连通或隔离所述进气部和所述催化转化部。
8.可选地，所述驱动件的一端与所述进气部的一端转动连接，所述驱动件的另一端与所述阀体转动连接，以使所述驱动件驱动所述阀体打开或关闭。
9.可选地，所述驱动件选用热敏膨胀材料。
10.可选地，所述吸附件包括颗粒物过滤器和分子筛，所述颗粒物过滤器在气流方向上位于所述分子筛前方。
11.可选地，所述壳体开设有第一通孔和第二通孔，所述管体包括第一管体和第二管体，所述第一管体与所述进气部通过所述第一通孔相连通，所述第二管体与所述催化转化部通过所述第二通孔相连通，所述第一管体和所述第二管体之间可拆卸连接有所述分子筛。
12.可选地，所述颗粒物过滤器嵌设于所述第一通孔。
13.可选地，所述第一管体垂直于所述进气部，所述颗粒物过滤器安装于所述第一管体。
14.可选地，所述催化转化部包括内芯，所述内芯被所述壳体包覆并用以催化转化废气。
15.本实用新型还提出一种发动机总成，包括如上所述的催化器。
16.本实用新型还提出一种车辆，包括如上所述的催化器。
17.本实用新型技术方案，由于在发动机冷启动和暖机期间，废气由于不完全催化转
化，使得废气的催化转化率较发动机正常运作时的废气催化转化率低，因此在进气部和催化转化部之间设置阀体，且在壳体外设置有连通进气部和催化转化部的吸附组件，当发动机处于冷启动和暖机期间时，阀体为关闭状态，此时废气在阀体的阻挡下改变流向并扩散至吸附组件内，吸附件对废气中的有害固体和有害气体进行过滤吸附，其余废气通过管体进入催化转化部并由出气部排出，从而减少冷启动和暖机期间废气的排放；同时由于其余废气本身带有热量而逐渐加热催化转化部，缩短废气能够在催化转化部进行催化反应的时间；而当废气温度逐渐上升至设定温度时，阀体在驱动件的驱动下逐渐打开，此时部分废气仍流向吸附组件进行过滤吸附，且逐渐加热催化转化部至催化温度，进而当阀体完全打开时，大部分废气进入催化转化部能够进行催化反应并且反应放热而加热催化转化部，进一步使得催化转化部内的温度保持在催化温度附近；同时，吸附件上的有害固体和有害气体受热脱离吸附件，有害固体高温燃烧，有害气体扩散至催化转化部进行催化反应，进一步提高催化转化的效率，减少废气排放，从而降低废气污染。
附图说明
18.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
19.图1为本实用新型催化器一实施例的结构示意图；
20.图2为图1催化器中的阀体打开时的结构示意图。
21.附图标号说明：
22.标号名称标号名称10壳体201第一管体101进气部202第二管体102出气部30吸附件103催化转化部301颗粒物过滤器103a内芯302分子筛104a第一通孔40阀门组件104b第二通孔401驱动件20管体402阀体
23.本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
24.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
25.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可
以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
26.另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
27.本实用新型提出一种催化器。
28.参照图1至2，在本实用新型实施例中，该催化器包括壳体10、吸附组件以及阀门组件40，壳体10具有相连通的进气部101、出气部102以及位于进气部101和出气部102之间的催化转化部103，进气部101用于与发动机的排气口对接连通；吸附组件包括固定连接的管体20和吸附件30，管体20固定连接于壳体10，并连通进气部101和催化转化部103；阀门组件40包括活动连接的驱动件401和阀体402，阀体402转动设置于进气部101，并在驱动件401的驱动下转动以连通或隔离进气部101和催化转化部103。
29.本技术壳体10包括相连通的进气部101、出气部102以及位于进气部101和出气部102之间的催化转化部103，进气部101通过法兰盘与发动机的排气口相连通，出气部102同设置有法兰盘，便于催化器的安装。发动机产生的废气进入壳体10内，并在催化转化部103的催化下发生反应，反应后的气体通过出气部102排出，以减少废气污染。壳体10外设置有吸附组件，进一步提高催化转化的效果；吸附组件通过管体20连通进气部101和催化转化部103，且管体20与吸附件30固定连接，壳体10内设置有阀门组件40以连通或隔离进气部101和催化转化部103，当发动机冷启动或暖机时，阀体402处于关闭状态，发动机排出的废气在阀体402的阻挡下改变流向并扩散至吸附组件内，并且废气中的有害固体和有害气体在经过吸附组件的吸附件30时，有害固体和有害气体附着于吸附件30，其余气体进入催化转化部103并通过出气部102排出，进而减少冷启动或暖机期间废气的排放，降低废气污染；同时由于废气本身带有热量而逐渐加热催化转化部103，缩短废气能够在催化转化部103进行催化反应的时间；而当废气温度逐渐上升至设定温度，例如废气温度达到200℃以上时，或者达到设定时间，例如为5秒时，阀体40在驱动件401的驱动下逐渐打开，此时废气仍流向吸附组件进行过滤吸附，且逐渐加热催化转化部103至催化温度，进而当催化转化部103达到催化温度，且阀体402完全打开时，由于压强差以及吸附件30的吸附能力达到上限，致使废气通过进气部101进入催化转化部103，并且在催化转化部103内发生催化反应，使得废气能够被净化并由出气部102排出，降低废气污染；同时，催化反应能够产生热量并加热催化转化部103，进而当发动机正常运作时，催化反应所产生的热量能够使得催化器保持在最佳工作温度附近，进一步提高催化器的催化转化效率。当温度不断升高时，吸附件30上的有害固体和有害气体受热脱离吸附件30，即有害固体高温燃烧，有害气体扩散至催化转化部103进行催化反应，进一步提高催化转化的效率，减少废气排放，从而降低废气污染。
30.管体20和吸附件30固定连接，可以通过例如焊接、一体成型等不可拆卸固定连接方式，能够提高管体20和吸附件30之间的连接强度；也可以通过嵌入式连接、卡接、插接等
可拆卸固定连接方式，使得吸附件30报废时能够进行更换，节约成本。管体20固定连接于壳体10，通过焊接、粘接、一体成型固定于壳体10外表面，或者通过例如插接、嵌入式连接等连接方式固定于壳体10外表面，以连通进气部101和催化转化部103，使得废气在通过吸附件30过滤净化后能够流向催化转化部103内，降低废气污染，同时有利于对管体20的清洁，减少对吸附件30的吸附的影响。
31.本实用新型技术方案，由于在发动机冷启动和暖机期间，废气由于不完全催化转化，使得废气的催化转化率较发动机正常运作时的废气催化转化率低，因此在进气部101和催化转化部103之间设置阀体402，且在壳体10外设置有连通进气部101和催化转化部103的吸附组件，当发动机处于冷启动和暖机期间时，阀体402为关闭状态，此时废气在阀体402的阻挡下改变流向并扩散至吸附组件内，吸附件30对废气中的有害固体和有害气体进行过滤吸附，其余废气通过管体20进入催化转化部103并由出气部102排出，从而减少冷启动和暖机期间废气的排放；同时由于其余废气本身带有热量而逐渐加热催化转化部103，缩短废气能够在催化转化部103进行催化反应的时间；而当废气温度逐渐上升至设定温度时，阀体40在驱动件401的驱动下逐渐打开，此时部分废气仍流向吸附组件进行过滤吸附，且逐渐加热催化转化部103至催化温度，进而当阀体402完全打开时，大部分废气进入催化转化部103能够进行催化反应并且反应放热而加热催化转化部103，进一步使得催化转化部103内的温度保持在催化温度附近，同时，吸附件30上的有害固体和有害气体受热脱离吸附件30，有害固体高温燃烧，有害气体扩散至催化转化部103进行催化反应，进一步提高催化转化的效率，减少废气排放，从而降低废气污染。
32.参照图1至2，在一实施例中，驱动件401的一端与进气部101的一端转动连接，驱动件401的另一端与阀体402转动连接，以使驱动件401驱动阀体402打开或关闭。具体地，驱动件401选用热敏膨胀材料。
33.本技术阀体402转动设置于进气部101，并用以连通或隔离进气部101和催化转化部103，驱动件401的一端与进气部101的一端转动连接，驱动件401的另一端与阀体402转动连接，使得在驱动件401的驱动下，阀体402能够转动并处于打开状态或关闭状态；具体地，催化器内设置有与壳体10内壁面固定连接并与驱动件401一端铰接的第一支撑座、与壳体10内壁面固定连接并与阀体402铰接的第二支撑座以及与阀体402固定连接并与驱动件401另一端铰接的第三支撑座，第一支撑座靠近进气部101的进气口且驱动件401能够绕第一支撑座转动，第二支撑座可以位于进气部101或者催化转化部103或者位于进气部101和催化转化部103的连接处，且阀体402能够绕第二支撑座转动，并且第二支撑座位于管体20与壳体10连接处的下方，以使阀体402关闭时阀体402能够阻挡废气并使得废气朝吸附组件扩散，第三支撑座位于阀体402背离催化转化部103的一侧并靠近第二支撑座，使得驱动件401绕第一支撑座和第三支撑座转动时能进一步驱动阀体402转动，省时省力且阀体402能快速响应驱动件401的驱动进行转动，提高阀体402开合的灵敏度。
34.为了简化阀体402开合的执行机构，本技术驱动件401选用热敏膨胀材料，驱动件401为推拉杆件，其中推拉杆件的一端与进气部101的一端转动连接，推拉杆件的另一端与阀体402转动连接，推拉杆件通过热胀冷缩原理进行伸长和收缩来控制阀体402的开合，其执行方式为纯机械控制，且控制结构简单，大大节约成本，也增加了控制的可靠性。当发动机冷启动或暖机时，即进气部101内的温度较低，此时推拉杆件处于收缩状态，进而推拉杆
件拉动阀体402封堵于进气部101和催化转化部103之间，使得发动机排出的废气被阻挡于进气部101，进而使其气体流向发生改变并扩散至吸附组件内；当发动机排出的废气温度逐渐升高并且温度达到设定温度时，即当进气部101内的温度达到设定温度时，推拉杆件受热膨胀延伸且处于伸长状态，进而推拉杆件顶开阀体402并使得阀体402朝向催化转化部103转动，以使得进气部101和催化转化部103完全连通，发动机排出的废气能够通过进气部101进入催化转化部103，并且废气在催化转化部103进行催化反应，提高催化转化的效率，从而减少废气污染。
35.参照图1至2，在一实施例中，吸附件30包括颗粒物过滤器301和分子筛302，颗粒物过滤器301在气流方向上位于分子筛302前方。具体地，壳体10开设有第一通孔104a和第二通孔104b，管体20包括第一管体201和第二管体202，第一管体201与进气部101通过第一通孔104a相连通，第二管体202与催化转化部103通过第二通孔104b相连通，第一管体201和第二管体202之间可拆卸连接有分子筛302。
36.废气中的有害固体和有害气体包括烟尘微粒、co、hc和nox等，本技术吸附件30包括颗粒物过滤器301和分子筛302，颗粒物过滤器301在气流方向上位于分子筛302前方，使得废气中的烟尘微粒在经过颗粒物过滤器301时被颗粒物过滤器301捕捉，从而使得烟尘微粒附着于颗粒物过滤器301内，避免烟尘微粒进入分子筛302造成分子筛302吸附效率下降，而有害气体则继续提高第一管体201扩散至分子筛302并被分子筛302所吸附。
37.具体地，壳体10开设有第一通孔104a和第二通孔104b，管体20包括第一管体201和第二管体202，第一管体201与进气部101通过第一通孔104a相连通，第二管体202与催化转化部103通过第二通孔104b相连通，其中阀体402位于第一通孔104a和第二通孔104b之间，当阀体402处于关闭状态时，阀体402能够在壳体10内隔断第一通孔104a和第二通孔104b之间的连通并且改变废气的流动方向，使得废气只能扩散至吸附组件内，因此废气先流经颗粒物过滤器301，此时颗粒物过滤器301内部没有任何存量的颗粒堵塞，废气流动阻力非常低且能够捕捉尽可能多的烟尘微粒；被过滤后的废气继续扩散至分子筛302，分子筛302具有均匀的微孔结构，能够自动挡住大孔径分子，并对直径小于微孔孔径的分子进行吸附，进而分子筛302对流经的废气进行净化。而在发动机继续暖机至正常运作的过程中，废气不断生成，使得颗粒物过滤器301不断捕捉烟尘微粒，导致废气流动阻力逐渐增加，因此当发动机暖完机后，进气部101内的温度升高至设定温度，驱动件401受热膨胀使得阀体402转动并处于打开状态，在此过程中，颗粒物过滤器301阻挡废气流动的阻力逐渐增加，致使废气的流向得以改变，使得大部分废气直接流向催化转化部103进行催化反应，提高催化转化的效率，减少废气的排放。同时，在后续发动机运行过程中，分子筛302被热辐射不断加热至温度升高，使得分子筛302吸附的有害废气逐渐脱附，而脱附后的废气通过第二管体202扩散至催化转化部103进行催化反应，进一步提高催化转化的效率，降低废气污染。在发动机运行的过程中，发动机会定期高速运转，此时温度较高，颗粒物过滤器301内捕捉的烟尘微粒在高温下充分燃烧，使得颗粒物过滤器301内部无颗粒堵塞，进一步使得颗粒物过滤器301能够连续并充分捕捉烟尘微粒，提高颗粒物过滤器301的使用寿命和使用效果。在发动机停止运作后，由于温度的不断下降，使得驱动件401受冷收缩进而拉动阀体402转动并隔离进气部101和催化转化部103，同时由发动机内挥发而出的油气污染物扩散至催化器内并被分子筛302吸收，进一步减少蒸发排放以及冷启动和暖机时排放，降低环境污染。
38.进一步地，第一管体201和第二管体202之间可拆卸连接有分子筛302，此时分子筛302和壳体10之间留有第一管体201的距离，使得分子筛302受到的热辐射不会太高，从而保证了分子筛302使用的可靠性。而分子筛302可拆卸连接于第一管体201和第二管体202之间，有利于分子筛302的更换，进而提高催化器的使用寿命，节约成本。其中，分子筛302与第一管体201之间的可拆卸连接可以通过凹凸镶嵌、插接等连接方式进行连接，使得第一管体201与分子筛302相连通，以使流经过颗粒物过滤器301的废气能够通过第一管体201进入分子筛302；分子筛302与第二管体202之间的可拆卸连接也可以通过凹凸镶嵌、插接等连接方式进行连接，使得第二管体202与分子筛302相连通，以使由分子筛302脱附而出的废气能够通过第二管体202进入催化转化部103。当然，分子筛302也能够分别与第一管体201和第二管体202通过例如焊接、一体成型等连接方式进行固定连接，提高分子筛302与第一管体201和第二管体202之间的连接强度。
39.参照图1，在一实施例中，颗粒物过滤器301嵌设于第一通孔104a。
40.本技术颗粒物过滤器301嵌设于第一通孔104a，使得颗粒物过滤器301直接嵌入于壳体10，即颗粒物过滤器301垂直于壳体10，进而使得废气中的烟尘微粒能够直接进入颗粒物过滤器301内并被颗粒物过滤器301所捕捉，提高颗粒物过滤器301的捕捉能力，降低对分子筛302吸附的影响。
41.在一实施例中，第一管体201垂直于进气部101，颗粒物过滤器301安装于第一管体201。
42.第一管体201安装于壳体10的外表面，并且第一管体201垂直于进气部101，此时颗粒物过滤器301安装于第一管体201内，第一管体201垂直于进气部101，使得发动机排出的废气进入进气部101后能够以最快的速度扩散至第一管体201内的颗粒物过滤器301，废气进入颗粒物过滤器301后，其内的烟尘微粒被颗粒物过滤器301所捕捉，进而减低烟尘微粒对分子筛302的影响，从而提高分子筛302的吸附效率。
43.参照图1至2，在一实施例中，催化转化部103包括内芯103a，内芯103a被壳体10包覆并用以催化转化废气。
44.本技术催化转化部103包括内芯103a，内芯103a包括基层和催化剂涂层，基层配置成网状或蜂窝状排气通道结构，且基层可由陶瓷材料或金属材料制成。催化剂涂层为含有铑、钯、铂或镍作为贵金属的涂覆层，当废气进入催化转化部103后，且此时催化转化部103内的温度已升至催化温度时，废气中的有害气体与催化剂涂层进行催化反应变成无害的气体，使得废气排放得到净化，进一步降低废气污染。
45.本实用新型还提出一种发动机总成，该发动机总成包括催化器，该催化器的具体结构参照上述实施例，由于本发动机总成采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
46.本技术发动机总成包括发动机和催化器，发动机的排气口与催化器的进气部101对接连通，使得发动机排出的废气进入催化器的进气部101。当发动机冷启动或暖机期间时，催化器内的温度较低，此时驱动件401处于收缩状态，即驱动件401拉动阀体402隔离进气部101和催化转化部103，并改变废气的气体流向，使得废气进入催化器后被阻挡于进气部101内，进而废气改变其气体流向而扩散至颗粒物过滤器301，颗粒物过滤器301将废气内的烟尘微粒捕捉吸附，实现废气的第一次净化；净化后的废气通过第一管体201进入分子筛
302，分子筛302将废气吸附进行第二次净化，从而降低发动机在冷启动或暖机期间的废气排放，同时通过第二管体202扩散至催化转化部103的废气由于本身带有热量而逐渐加热催化转化部103，进而使得催化转化部103内的温度达到催化温度。当发动机继续运作时，催化器内的温度不断升高，此时驱动件401受热不断膨胀，进而驱动阀体402转动使得进气部101和催化转化部103相连通，发动机不断排出的废气在催化转化部103的作用下进行催化反应，使得废气排放得到净化，降低废气污染；同时温度的不断升高，使得由颗粒物过滤器301捕捉的烟尘微粒在高温下发生燃烧，由分子筛302吸附的废气逐渐脱附，并通过第二管体202进入催化转化部103发生催化反应，进一步提高废气催化转化的效率，减少废气排放，降低废气污染。当发动机停机后，催化器内的温度逐渐下降，此时驱动件401受冷收缩并带动阀体402隔离进气部101和催化转化部103，同时由于前期发动机的运作发热，使得发动机内的润滑油挥发成油气污染物，油气污染物扩散至催化器并被阀体402阻挡于进气部101，进而油气污染物扩散至分子筛302并被分子筛302吸附，从而减少污染物的排放以及提高催化转化部103内的内芯103a的使用寿命。
47.本实用新型还提出一种车辆，该车辆包括催化器，该催化器的具体结构参照上述实施例，由于本车辆采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
48.本技术车辆包括发动机和排气系统，发动机和排气系统之间由排气管相连通，排气系统包括催化器，排气管与催化器的进气部101相连通，使得发动机排出的废气经由排气管进入催化器内。当发动机冷启动或暖机期间时，催化器内的温度较低，此时驱动件401处于收缩状态，即驱动件401拉动阀体402隔离进气部101和催化转化部103，并改变废气的气体流向，使得废气进入催化器后被阻挡于进气部101内，进而废气改变其气体流向而扩散至颗粒物过滤器301，颗粒物过滤器301将废气内的烟尘微粒捕捉吸附，实现废气的第一次净化；净化后的废气通过第一管体201进入分子筛302，分子筛302将废气吸附进行第二次净化，从而降低发动机在冷启动或暖机期间的废气排放，同时通过第二管体202扩散至催化转化部103的废气由于本身带有热量而逐渐加热催化转化部103，进而使得催化转化部103内的温度达到催化温度。当发动机继续运作时，催化器内的温度不断升高，此时驱动件401受热不断膨胀，进而驱动阀体402转动使得进气部101和催化转化部103相连通，发动机不断排出的废气在催化转化部103的作用下进行催化反应，使得废气排放得到净化，降低废气污染；同时温度的不断升高，使得由颗粒物过滤器301捕捉的烟尘微粒在高温下发生燃烧，由分子筛302吸附的废气逐渐脱附，并通过第二管体202进入催化转化部103发生催化反应，进一步提高废气催化转化的效率，减少废气排放，降低废气污染。当发动机停机后，催化器内的温度逐渐下降，此时驱动件401受冷收缩并带动阀体402隔离进气部101和催化转化部103，同时由于前期发动机的运作发热，使得发动机内的润滑油蒸发成油气污染物，油气污染物扩散至催化器并被阀体402阻挡于进气部101，进而油气污染物扩散至分子筛302并被分子筛302吸附，从而减少污染物的排放以及提高催化转化部103内的内芯103a的使用寿命。
49.以上所述仅为本实用新型的可选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。