[发明专利]催化转化器

说明书

技术领域

本发明涉及一种构成用于排气的排气系统的催化转化器。

背景技术

在各种产业中，在世界范围内正在进行减小环境影响的各种努力。其中，在汽车工业中每天都在努力普及所谓的环保车，例如混合动力车辆和电动车辆，当然还有具有优良的燃料经济性能的汽油发动机车辆，并且在进行研发以进一步提高这些车辆的性能。

用于净化排气的催化转化器通常配置在将车辆发动机连接到消声器的用于排气的排气系统中。

发动机排出有害物质，例如未燃烧的HC和VOC。为了将这些有害物质转化成容许的物质，在包括多个网格的基底的网格壁面上形成有贵金属催化剂，例如钯或铂。更具体地，在多个网格的网格壁面上沿基底的长度方向即沿排气流动的方向形成催化剂层。当排气通过设置有具有这种结构的基底的催化转化器时，CO因此转化成CO₂，NOx转化成N₂和O₂，并且VOC燃烧而生成CO₂和H₂O。

在典型的催化转化器中，基底的网格密度均匀，设置有网格的基底例如具有蜂窝结构。由于在基底的截面中央区域中排气的流速分布高于在截面周边区域中排气的流速分布，故整个基底的催化剂层不能被充分利用。

因此，考虑到这种排气流速分布，通过使催化转化器在基底的中央区域比在基底的截面周边区域具有更高的网格密度，能够尽快地减小基底的截面中流速分布的差异，从而使有效利用整个催化转化器的催化剂层的排气净化成为可能。

另外，以这种方式改变基底的截面中的网格密度也使得催化转化器中的压力损失能够减小，这也有助于改善排气净化性能。

催化转化器与供经净化的排气从该催化转化器流出的下游侧的排气管之间的关系对于提高整个催化转化器的排气转化效率和减小压力损失也非常重要。需要综合地设计催化转化器，包括催化转化器下游侧的排气管。

日本专利申请公报No.2008-18370(JP2008-18370A)关注于催化转化器与上游侧排气管之间的关系，并记载了一种陶瓷催化剂体部，其中，与上游侧排气管的相对于基底的投影部分对应的基底部分的开口率小于与该投影部分外侧的部分对应的基底部分的开口率。

JP2008-18370A中记载的陶瓷催化剂体部关注于催化转化器的上游侧排气管与构成催化转化器的基底的网格密度之间的关系。通过该陶瓷催化剂体部也能够提高排气净化性能。然而，发明人已发现，构成催化转化器的基底与该催化转化器的下游侧排气管之间的关系对于排气净化性能比催化转化器的上游侧排气管与构成该催化转化器的基底之间的关系更重要。

发明内容

因此，本发明通过规定构成催化转化器的基底与该催化转化器的下游侧排气管之间的关系而提供一种具有优良的排气净化性能的催化转化器。

根据本发明的催化转化器包括与供排气流过的排气管连接的外管。该外管包括筒部、上游侧锥形部和下游侧锥形部，所述上游侧锥形部从所述筒部的一端以其截面在直径上变小的方式延伸并且在相对于排气流的上游侧与所述排气管连接，所述下游侧锥形部从所述筒部的另一端以其截面在直径上变小的方式延伸并且在相对于所述排气流的下游侧与所述排气管连接。所述催化转化器还包括配置在所述外管的所述筒部的内部的具有网格结构的基底。在所述基底的网格壁面上形成有催化剂层，在所述催化剂层中在载体上载持有贵金属催化剂。所述基底构造成使得在与所述基底的长度方向正交的截面中位于中央区域的网格密度不同于位于周边区域的网格密度，所述中央区域的网格密度高于所述周边区域的网格密度。所述基底使得在所述排气管与所述下游侧锥形部的连接部的截面被投影到所述基底上时的投影部分落在所述中央区域内。

本发明的催化转化器包括具有网格结构的带催化剂层的基底，该基底配置在由筒部形成的金属外管的中空内部，该筒部位于在一端的上游侧锥形部和在另一端的下游侧锥形部之间，这两个锥形部都朝外侧在直径上变小。使基底具有网格密度相对高的中央区域和网格密度相对低的周边区域使得中央区域与周边区域之间的排气流速分布的差异能够小于网格密度均匀的基底。

此外，当下游侧的排气管与外管的其截面积小于基底的截面积的下游侧锥形部的连接部被投影到基底上时形成的投影部分会落在中央区域内。因此，能够提高排气净化性能。