基于三元催化尾气系统的防护装置的制作方法

1.本实用新型涉及三元催化尾气系统部件，具体涉及一种基于三元催化尾气系统的防护装置。


背景技术：

2.汽车上的三元催化器是汽油机排放控制装置，三元催化器主要利用催化剂通过氧化反应、还原反应、水性气体反应和水蒸气改质反应，将燃油发动机工作时产生的一氧化碳、碳氢化合物及氮氧化合物等有害气体转换成无害气体氮气、二氧化碳和水。汽车三元催化器在长期工作过程中，由于不完全燃烧等原因，可能会导致尾气中产生的胶质、油泥、积碳及含硫、磷、锌等化合物容易吸附陶瓷载体中，并覆盖在陶瓷载体的催化剂表面，从而造成陶瓷载体中大量活性微孔被沉积物封堵以及孔道被堵塞，阻碍有害废气向催化剂有效工作表面扩散和接触，造成催化剂转化达不到要求。使得汽车尾气排放不达标、排气背压升高、动力下降、油耗增大等问题，造成环境污染加剧。
3.当前针对陶瓷载体中活性微孔被沉积物封堵以及孔道被堵塞的情况，一般采用向油箱中添加清洗剂，利用清洗剂在发动机燃烧室燃烧产生烷基自由基和氧离子来去除三元催化转化器的沉积物；但是清洗剂燃烧产生的活性成分难以控制其数量和密度，通过排气管进入三元催化转化器对沉积物的清除作用往往不显著，同时还添加过量还可能气缸温度升高，使得存在早燃、气缸爆震的风险。因此只适用于堵塞情况较轻的场景。对于陶瓷载体堵塞严重的情况，一般将三元催化器拆下用酸性清洗剂浸泡清洗，从而获得较高的清洗效果，但是拆装三元催化器相对繁琐，同时酸性清洗剂还可以能造成催化剂流失。 而当前研究出的免拆清洗剂，免拆清洗剂是通过三元催化器前氧传感器拆下进行注入清洁剂，由清洁剂直接作用于陶瓷载体的蜂窝内壁，但是直接倒入三元催化器的清洗剂不易彻底覆盖蜂窝载体内部，所以往需要堵塞设备，通过逐步注入清洁剂，若需要保证清洗效果，需要较长的清洗时间，且可能出现未完全燃烧的清洗剂残留；因此如何改善三元催化尾气系统是值得研究的。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种基于三元催化尾气系统的防护装置，以期望改善清洗剂从前置氧传感器的检测口投入三元催化器中，清洗剂对蜂窝载体内部不容易达到全面覆盖，使得催化剂表面可能存在未被覆盖的区域，清除沉积物不彻底的问题。
5.为解决上述的技术问题，本实用新型采用以下技术方案：
6.一种基于三元催化尾气系统的防护装置,包括壳体和陶瓷载体，上述陶瓷载体置于壳体中，上述壳体前端设有进气管，上述壳体后端设有排气管，上述进气管上设有检测口，上述检测口用于安装前置氧传感器，上述壳体包括平行部和倾斜部，上述倾斜部位于平行部两侧，上述平行部与倾斜部之间具有夹角，上述陶瓷载体外壁设有内衬垫，上述内衬垫抵触壳体内壁，上述内衬垫用于将陶瓷载体固定在倾斜部中，上述平行部中空，上述平行部
下端设有倾倒口，上述倾倒口中安装封堵塞。
7.作为优选，上述壳体的外壁和内壁之间设有隔热层，上述隔热层中设有石棉板，上述平行部下端设有安装板，上述安装板上设有安装孔，上述安装孔上用于悬挂防护板。
8.进一步的技术方案是，上述倾倒口中设有隔热套，上述隔热套中部开口，上述封堵塞插入到隔热套的开口中。
9.进一步的技术方案是，上述隔热套上端与倾倒口上端具有高差，上述倾倒口上端设有引流斜坡，上述引流斜坡由倾倒口内壁向隔热套开口逐渐倾斜。
10.进一步的技术方案是，上述封堵塞包括插柱和限位盘，上述插柱安装在限位盘上，上述插柱外壁与隔热套内腔相吻合，上述插柱上设有限位槽，上述限位槽中设有膨胀垫片。
11.进一步的技术方案是，上述隔热套下端从壳体穿出，上述限位盘上设有套筒，上述套筒内径与隔热套外径相吻合，上述隔热套下端设有外螺纹，上述套筒内壁设有内螺纹，上述套筒与隔热套螺纹连接
12.作为优选，上述壳体内壁设有凸棱，上述内衬垫上设有与凸棱对应的凹陷。
13.与现有技术相比，本实用新型的有益效果至少是如下之一：
14.本实用新型通过改变壳体形态，利用平行部和倾斜部的外形结构，使得尾气从倾斜部进入平行部再通过倾斜部排除，其倾斜幅度并不影响尾气的正常流通，在保证倾斜部的陶瓷载体中催化物质满足催化的前提下，在对陶瓷载体进行清洗时，预留平行部可以作为临时的清洗物质汇集处，有利于清洗过程中对清洗液和洗涤沉积物的排放，并且利用高差便于清洁液浸没并覆盖整个陶瓷载体，在不影响三元催化的正常工作的提前下，保证了陶瓷载体的清洁的便捷性。
15.本实用新型通过耐高温的封堵塞对倾倒口进行封闭，避免尾气从倾倒口排放，其倾倒口采用隔热套和封堵塞结构，使得热气流对外界的温度影响被降低或阻隔。
16.本实用新型的封堵塞利用膨胀垫片提高插柱与隔热套密封性，从而保证了在高温条件下，尾气不会从倾倒口意外排出。利用限位盘和隔热套螺纹连接，使得隔热套的支撑性能得到提升，避免三元催化器内部气压导致封堵塞被冲开。
附图说明
17.图1为本实用新型结构示意图。
18.图2为本实用新型封堵塞结构示意图。
19.图3为本实用新型陶瓷载体固定示意图。
20.附图标记说明：
21.1-壳体、2-陶瓷载体、3-平行部、4-倾斜部、5-内衬垫、6-倾倒口、7-封堵塞、8-安装板、9-隔热套、10-引流斜坡、11-凸棱、101-进气管、102-排气管、103-检测口、104-隔热层、701-插柱、702-限位盘、703-限位槽、704-套筒、801-安装孔。
具体实施方式
22.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
23.参考图1所示，本实用新型的一个实施例是，一种基于三元催化尾气系统的防护装置, 三元催化尾气系统主要通过排气歧管、三元催化器、消音器和尾管构成，其排气歧管连接发动机的排气口，将作用是将流经缸盖排气口的废气收集后输出到三元催化器，由三元催化器将尾气无害化，并传递至消音器进行消音，并最后经过尾管排放。防护装置主要是针对三元催化器进行防护性改装，防护装置包括壳体1和陶瓷载体2，其中陶瓷载体2为现有三元催化器的蜂窝状陶瓷柱，其陶瓷载体2的蜂窝状通道主要用于安置催化剂，即铂pt、铑rh、钯pd等金属物质。
24.上述陶瓷载体2置于壳体1中，上述壳体1前端设有进气管101，其中，进气管101连通排气歧管；上述壳体1后端设有排气管102，上述进气管101上设有检测口103，上述检测口103用于安装前置氧传感器，前置氧传感器为现有三元催化器上的常见设备，其中检测口103主要用于安装前置氧传感器，其前氧传感器的效果是检验发动机废气中氧气浓度，并将数据以信号的方式供应给ecu，ecu再依据废气中的氧气浓度信息内容，开展点火提前角的闭环控制系统。当检验到废气中氧气浓度过高，则表明发动机混合气体过稀；而当检验到废气中氧气浓度低，则表明发动机混合气体太浓。ecu便会为此调节点火提前角，已达到最佳的空燃比。从而保证发动机混合气体进入陶瓷载体2的浓度在设计范围内，不会出现废弃浓度过高的情况。
25.当汽车发动机闭环系统安装的氧传感器轻微中毒、三元催化器转换不良的时候，需要对三元催化器的陶瓷载体2进行清理，一般而言，陶瓷载体2出现轻度或中度的堵塞现象，汽车就会感觉加速不良，踩油门时反应迟钝，百公里油耗会增加，此时需要对三元催化的陶瓷载体2进行清洗，避免进一步出现堵塞风险。倘若陶瓷载体2出现严重堵塞，一般仪表的故障灯就一定会亮起来，此时必须将三元催化器拆卸，并进行系统性的检查，因为严重堵塞往往伴随着的机械零件的损坏风险，单纯的清洗已经无法确保故障得到接触。
26.上述壳体1包括平行部3和倾斜部4，上述倾斜部4位于平行部3两侧，上述平行部3与倾斜部4之间具有夹角，其中平行部3和倾斜部4为一体设置，其中平行部3与倾斜部4的夹角设置，虽然会使得三元催化器整体厚度升高，但是采用现有的抱锁结构依旧具有良好的固定性。
27.上述陶瓷载体2外壁设有内衬垫5，上述内衬垫5抵触壳体1内壁，其中内衬垫5与现有三元催化的膨胀垫材质相同，均为热膨胀材质，通过内衬垫5受热，使得陶瓷载体2与壳体1之间的间隙被填充，从而保证尾气进入到陶瓷载体2中。通过内衬垫5固定在壳体1内壁，使得内衬垫5包裹陶瓷载体2外壁，从而上述内衬垫5用于将陶瓷载体2固定在倾斜部4中，
28.上述平行部3中空，其中平行部3是壳体1的一部分，其平行部3中空使得尾气经过陶瓷载体2进入，随后尾气在气压的作用下进入到另一个陶瓷载体2中，从而不影响尾气的催化过程。
29.当需要进行清洗时，则清洁剂通过倾倒口6投入到壳体1中，并在重力作用下淹没陶瓷载体2，并且可以在常温状态下接触陶瓷载体2，陶瓷载体2剥落、清除陶瓷载体2催化剂表面的积碳、磷化物、硫化物、硅化物等杂质。其中清洁剂可以是现有水基清洁剂，原则上清洁剂对铜、碳钢等金属无腐蚀。将铜、碳钢等试片放入清洗剂中，要求在 50 ℃下保持6h，金属试片表面均无明显变化。避免清洁剂对壳体或尾气系统的其他管路造成影响。为了便于直接排放清洁剂，上述平行部3下端设有倾倒口6，上述倾倒口6中安装封堵塞7。其中封堵塞
7为现有耐高温材质，通过封堵塞对倾倒口6进行封闭，避免三元催化系统工作时，尾气从倾倒口6排放。
30.还值得说明的是，三元催化器是利用铂pt、铑rh、钯pd等贵金属作为催化剂，在高温条件下将尾气中的有害物质转化为二氧化碳和水，虽然陶瓷载体2的金属物质在理论上只是作为催化用途，并不参与反应，但是在长期使用过程中，陶瓷载体2中金属物质依旧可能存在一定的损耗，使得陶瓷载体2中的催化能力降低，例如，陶瓷载体2的金属物质中毒失效现象！
31.还值得注意是的，当前汽油中添加了乙醇和抗暴剂，使得三元催化的堵塞问题发生概率降低，可能大部分汽车都达到报废阶段，而三元催化依旧正常。也可能在使用过程中出现三元催化器堵塞问题。因此，从经济性考虑，在设计初期不改变原有三元催化体系的前提下，针对可能出现三元催化堵塞的情况，进行二次设计和改变，使得三元催化器更容易清洗，对于部分易发生三元催化堵塞的情况而言，其经济性和便捷性是当前所需的，例如高原地区的燃油发动机。
32.基于上述实施例，本实用新型的一个实施例是，上述壳体1的外壁和内壁之间设有隔热层104，上述隔热层104中设有石棉板，由于三元催化的工作环境温度一般在900摄氏度以下，因此为了壳体1的安全性，避免三元催化内部的高温气体对其他汽车元件造成影响，因此隔热层104的设计的耐受温度需要达到1100摄氏度以上，其隔热层104中的石棉板为现有的纤维石棉板，也可以是现有的东珩氧化铝短纤维板，东珩氧化铝短纤维板的耐温可达到1400-1800摄氏度。
33.由于壳体1的高差变化，为了更好的对壳体1外壁进行保护，避免行车过程中外界石头或者其他固体直接撞击壳体1，上述平行部3下端设有安装板8，上述安装板8上设有安装孔801，上述安装孔801上用于悬挂防护板。其防护板可以是现有的锰钢材质，具有良好的韧性和抗撞性能。
34.基于上述实施例，参考图2所示，本实用新型的一个实施例是，为了提高倾倒口6的隔热效果，上述倾倒口6中设有隔热套9，其中隔热套9采用耐高温材质，其隔热套上端可以采用现有的隔热托管，或者现有隔热陶瓷，其隔热套9具有隔热性，上述隔热套9中部开口，上述封堵塞7插入到隔热套9的开口中。采用隔热套9和封堵塞7结构，使得热气流对外界的温度影响被降低或阻隔。
35.进一步的，上述隔热套9上端与倾倒口6上端具有高差，上述倾倒口6上端设有引流斜坡10，上述引流斜坡10由倾倒口6内壁向隔热套9开口逐渐倾斜。一方面通过高差配合引流斜坡10便于清洁剂从倾倒口6中排出，另一方面隔热套9上端在倾倒口6上形成凹陷结构，避免隔热套9阻挡气流通过。从而避免尾气中的杂质吸附在隔热套9上。
36.进一步的，为了更好的保证封堵塞7与隔热套9的密封性，上述封堵塞7包括插柱701和限位盘702，上述插柱701安装在限位盘702上，上述插柱701外壁与隔热套9内腔相吻合，上述插柱701上设有限位槽703，上述限位槽703中设有膨胀垫片。其插柱701采用隔热陶瓷，使得插柱701上端与限位盘702具有足够温差，避免限位盘702温度过高影响外界元件，其插柱701上的限位槽703呈环绕设置，在限位槽703上套设膨胀垫片，其膨胀垫片靠近位于插柱701上端，且膨胀垫片也采用环结构，从而膨胀垫片能够受热后膨胀。
37.再进一步的，为了保证封堵塞7更好的固定，上述隔热套9下端从壳体1穿出，上述
限位盘702上设有套筒704，上述套筒704内径与隔热套9外径相吻合，上述隔热套9下端设有外螺纹，上述套筒704内壁设有内螺纹，上述套筒704与隔热套9螺纹连接。即封堵塞7插入隔热套9后，通过转动限位盘702是使得套筒704与隔热套9相锁紧。
38.基于上述实施例，参考图1和图3所示，本实用新型的一个实施例是，上述壳体1内壁设有凸棱11，上述内衬垫5上设有与凸棱11对应的凹陷。
39.为了保证内衬垫5在壳体1中的稳定性，其内衬垫5与壳体1内壁采用凸棱11与凹陷配合，从而在内衬垫5还未膨胀时，避免内衬垫5随意晃动，从而保证了陶瓷载体2在壳体1中的稳定性。
40.进行清洗工作时，先启动发动机使水温到正常工作温度后关闭，拆下检测口103的前氧传感器，检测口103中插入内窥镜，通过内窥镜观察陶瓷载体2的蜂窝腔，确认整个三元催化器无机械损坏后，再向检测口103中喷入清洗剂，带直到泡沫从检测口103溢出，后等待片刻继续缓慢喷入清洗剂，确保清洗剂淹没陶瓷载体2，若清洗剂加入量足够，但为淹没陶瓷载体2，可考虑喷入清水辅助，然后静待 5~10 min 后，通过倾倒口6排出清洗废液。
41.若堵塞较为轻微，且泡沫从检测口103溢出后，无需再添加清洗剂，可直接装上前氧传感器，由于清洗剂含量较少，静待10分钟后，也可以通过轰油门的方式排出清洗废液及杂质。
42.在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、
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实施例”、“优选实施例”等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本技术概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本实用新型的范围内。
43.尽管这里参照本实用新型的多个解释性实施例对本实用新型进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本技术公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本技术公开、附图和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变形和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。