專利名稱：催化劑單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種催化劑單元，其包括有根據(jù)流動(dòng)特征而使排放氣體的有害物質(zhì)減少的催化劑成分。
背景技術(shù)：
在車輛中，三元催化轉(zhuǎn)化器(three way catalyst converter)設(shè)置在排氣管上并 通常用于凈化排放氣體，并且由于根據(jù)不同車輛的排放氣體的流速不同，三元催化轉(zhuǎn)化器的規(guī)格也不同。三元催化轉(zhuǎn)化器同時(shí)與排放氣體的有害物質(zhì)(例如一氧化碳、氮氧化物以及碳?xì)浠衔?反應(yīng)，從而去除這些物質(zhì)，并且主要是Pt/Rh、Pd/Rh或Pt/Pd/Rh系列形成在三元催化轉(zhuǎn)化器中。同時(shí)，產(chǎn)生大量有害排放氣體的柴油車輛在燃料消耗效率和功率輸出方面有卓越的性能，但是與汽油車輛相比卻有更多的氮氧化物和PM(微粒物質(zhì))包含在排放氣體中。在像這樣的柴油車輛中，由于在大多數(shù)行駛條件中進(jìn)氣能夠充分燃燒，所以與汽油車輛相比一氧化碳和碳?xì)浠衔锓浅Ｉ?，但是氮氧化物和PM卻排放的很多。近來，為了符合加強(qiáng)了的柴油車輛排放氣體標(biāo)準(zhǔn)，作為后處理技術(shù)的對(duì)于柴油機(jī)微粒過濾器的研究正在積極進(jìn)行著，并且有很多部件將要被研發(fā)，從而使柴油機(jī)微粒過濾器能夠應(yīng)用到實(shí)際的車輛。鉬被單獨(dú)地使用于柴油機(jī)氧化催化劑(DOC)的涂層中，柴油機(jī)微粒過濾器(DPF)被應(yīng)用到D0C+DPF以及CPF的系統(tǒng)，近來其在EU車輛制造商中大量的生產(chǎn)，并且其可靠性增加了系統(tǒng)的銷量。并且，在其上涂覆有催化劑的柴油機(jī)微粒過濾器被稱為柴油機(jī)催化微粒過濾器，這樣的柴油機(jī)微粒過濾器已經(jīng)被研發(fā)出來。同時(shí)，用于在堇青石載體(cordieritecarrier)上涂覆不同種類的催化劑的幾種方法已經(jīng)廣泛地被大家熟知，并且存在多種現(xiàn)有技術(shù)。例如，有一種浸蘸方法，其是將堇青石載體分別浸蘸到具有不同濃度的催化劑溶液中；還有一種吸入方法，其是將載體的一端側(cè)浸蘸到催化劑溶液中，并在載體的另一端側(cè)形成真空壓力，從而通過載體的通道吸入催化劑溶液。然而，這些方法只能夠應(yīng)用于壁流型的載體，并且更特別地，不同種類的涂層僅能被應(yīng)用于具有壁流類型的載體，其中，CO或HC流入載體的通道的入口以便從其出口流出。然而，柴油機(jī)微粒過濾器(DPF)具有與傳統(tǒng)的堇青石載體的結(jié)構(gòu)不同的結(jié)構(gòu)。更特別地，每個(gè)單元(cell)的一側(cè)是開口的并且其另一側(cè)是封閉的，從而過濾排放氣體中的煙塵,其中,煙塵通過壁來進(jìn)行過濾,并且排放氣體流過所述壁。因此，在高溫中比較耐用的SiC被用作為過濾器的材料。然而，由于SiC材料組成的過濾器具有較高的熱膨脹率，所以在過濾器被制造為實(shí)際尺寸的情形中，過濾器可能會(huì)由于熱膨脹而破裂。因此，當(dāng)過濾器由SiC材料組成時(shí)，每個(gè)節(jié)段被預(yù)先制造，并且通過接合劑將所述節(jié)段組合為實(shí)際尺寸的過濾器。然而，由于每個(gè)單元的一端緊塞到柴油機(jī)微粒過濾器中，所以不可能使用吸入方法來涂覆催化劑，該吸入方法是將過濾器的一側(cè)浸蘸到催化劑溶液中并且在過濾器的另一側(cè)施加真空，從而吸入溶液。并且，當(dāng)想要涂覆不同濃度的催化劑時(shí)，吸入設(shè)備無法應(yīng)用到其中，所以只能采用 浸蘸方法。然而，浸蘸方法只能基于過濾器的長(zhǎng)度方向來涂覆不同的催化劑，其無法基于過濾器截面涂覆不同的催化劑。公開于該發(fā)明背景技術(shù)部分的信息僅僅旨在加深對(duì)本發(fā)明的一般背景技術(shù)的理解，而不應(yīng)當(dāng)被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的各個(gè)方面致力于提供一種催化劑單元，其具有的優(yōu)點(diǎn)在于通過根據(jù)排放氣體的流動(dòng)模式與排放氣體的凈化率相關(guān)地沿著截面方向而形成不同的催化劑層，從而可以提高排放氣體的凈化效率。此外，本發(fā)明的各個(gè)方面還致力于提供一種催化劑單元，其根據(jù)排放氣體的流動(dòng)特征而具有不同的形狀。在本發(fā)明的一個(gè)方面中，一種催化劑單元可以包括第一塊部，所述第一塊部具有沿著所述第一塊部的排放氣體通路形成的第一貴金屬層，并且所述第一塊部布置在排放氣體流速為預(yù)定速度的空間處；第二塊部，所述第二塊部布置在所述第一塊部上，并且所述第二塊部具有沿著所述第二塊部的排放氣體通路形成的第二貴金屬層，其中，所述第二塊部布置在排放氣體流速比所述預(yù)定速度低的空間處；并且其中，所述第一塊部和所述第二塊部附接在一起，以便將所述第二塊部固定到所述第一塊部上。在所述第一塊部和所述第二塊部中形成有排放氣體孔。沿著所述第二塊部的縱向方向在中央形成有孔，從而形成圓柱管的形狀，其中所述第一塊部插入到所述第二塊部的所述孔中，并且固定到所述第二塊部的所述孔。所述第一塊部布置在所述第二塊部的上表面上，其中所述第一塊部的下表面和所述第二塊部的上表面可以具有曲線表面，其中所述第一塊部的下表面的中央部分為平面并且該下表面的兩側(cè)邊緣向上傾斜，所述第二塊部的上表面的中央部分為與所述第一塊部的下表面相對(duì)應(yīng)的平面并且該上表面的兩側(cè)邊緣向上傾斜。所述第一塊部的截面形狀和所述第二塊部的截面形狀根據(jù)排放氣體的流速而形成為非對(duì)稱的。所述第一塊部或所述第二塊部可以包括堇青石(2Mg02Al2035Si02)，其中所述第一塊部和所述第二塊部通過堇青石接合劑而附接。包括有所述第一塊部和所述第二塊部的所述催化劑單元應(yīng)用于催化轉(zhuǎn)化器，所述催化轉(zhuǎn)化器的出口和入口都是打開。在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，一種催化劑單元的制造方法可以包括擠壓出第一塊部，該第一塊部中形成有排放氣體孔；擠壓出第二塊部，該第二塊部中形成有排放氣體孔；在所述第一塊部中形成第一貴金屬層；在所述第二塊部中形成第二貴金屬層；并且將所述第一塊部附接到所述第二塊部上。所述第二塊部可以具有沿著所述第二塊部的縱向方向在中央形成的孔，從而形成圓柱管的形狀，其中所述第一塊部插入到所述第二塊部的所述孔中，并且固定到所述第二塊部的所述孔。所述第一塊部布置在所述第二塊部的上表面上，其中所述第一塊部的下表面和所 述第二塊部的上表面可以具有曲線表面，其中所述第一塊部的下表面的中央部分為平面并且該下表面的兩側(cè)邊緣向上傾斜，所述第二塊部的上表面的中央部分為與所述第一塊部的下表面相對(duì)應(yīng)的平面并且該上表面的兩側(cè)邊緣向上傾斜。如上所述，形成有高貴金屬層的第一塊部布置在排放氣體流速比較高的部分處，形成有低貴金屬層的第二塊部布置在排放氣體流速比較低的部分處，從而可以節(jié)省貴金屬的使用量，并且在根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的催化劑單元中其凈化效率也可以得到提聞。并且，第一塊部的形狀和第二塊部的形狀沿著排放氣體的流動(dòng)模式而形成為不同的形狀，從而能夠積極地對(duì)應(yīng)排放氣體的流動(dòng)模式，并且通過經(jīng)由流通類型的催化劑單元的入口和出口而吸入清洗涂層(wash coat)溶液從而可以很容易地形成催化劑層。


圖I為顯示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)示例性實(shí)施方式的催化劑單元的裝配程序的立體圖。圖2為顯示了根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)示例性實(shí)施方式的催化劑單元的裝配程序的立體圖。圖3為顯示了根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的催化劑單元的效果的視圖。圖4為顯示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)示例性實(shí)施方式的催化劑單元的制造程序的流程圖。應(yīng)當(dāng)了解，所附附圖并非按比例地顯示了本發(fā)明的基本原理的圖示性的各種特征的略微簡(jiǎn)化的畫法。本文所公開的本發(fā)明的具體設(shè)計(jì)特征包括例如具體尺寸、方向、位置和外形將部分地由具體所要應(yīng)用和使用的環(huán)境來確定。在這些圖形中，貫穿附圖的多幅圖形，附圖標(biāo)記引用本發(fā)明的同樣的或等同的部分。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將對(duì)本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施方式詳細(xì)地作出引用，這些實(shí)施方式的實(shí)例被顯示在附圖中并描述如下。盡管本發(fā)明將與示例性實(shí)施方式相結(jié)合進(jìn)行描述，但是應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，本說明書并非旨在將本發(fā)明限制為那些示例性實(shí)施方式。相反，本發(fā)明旨在不但涂覆這些示例性實(shí)施方式，而且涂覆可以被包括在由所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)的各種選擇形式、修改形式、等價(jià)形式及其它實(shí)施方式。在下文中，將參考隨附附圖對(duì)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)地描述。圖I為顯示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)示例性實(shí)施方式的催化劑單元的裝配程序的立體圖。參考圖I所示，催化劑單元100包括第一塊部102和第二塊部104。從第一塊部102的前側(cè)至后側(cè)形成有使排放氣體流動(dòng)的排放氣體孔106，并且，從第二塊部104的前側(cè)至后側(cè)形成有使排放氣體流動(dòng)的排放氣體孔108。第一塊部102和第二塊部104為流通類型的，其在排放氣體孔106和108的入口 和出口中沒有形成塞子。所述的流通類型被應(yīng)用到氧化催化劑、柴油機(jī)氧化催化劑或汽油三元轉(zhuǎn)化器。如圖所示，第二塊部104具有圓柱管結(jié)構(gòu)，沿著長(zhǎng)度方向的中心部分形成有孔，并且第一塊部102插入到該孔中。第一塊部102的外圓周和第二塊部104的內(nèi)圓周彼此接觸，并且在它們之間可以有結(jié)合材料。第一塊部102和第二塊部104由堇青石組成，并且所述的結(jié)合材料可以為堇青石接合劑。在第一塊部102和第二塊部104中分別形成有涂層。在本發(fā)明的示例性實(shí)施方式中，第一塊部102中形成有高貴金屬層，在第二塊部104中形成有低貴金屬層。更特別地，大量的排放氣體流動(dòng)通過第一塊部102，并且少量的排放氣體流動(dòng)通過第二塊部104。因此，應(yīng)用了大量的催化劑的高貴金屬層形成在第一塊部102中，并且應(yīng)用了少量催化劑的低貴金屬層形成在第二塊部104中。高貴金屬層均勻地形成在第一塊部102中，并且低貴金屬層均勻地形成在第二塊部104中。因此，高貴金屬層形成在排放氣體流量比較高的第一塊部102中，而低貴金屬層形成在排放氣體流量比較低的第二塊部104中，從而使排放氣體的凈化效率提高，并且高效地使用貴金屬以節(jié)省其生產(chǎn)成本。在圖I中，第一塊部102和第二塊部104的截面形狀是對(duì)稱的，這種對(duì)稱的結(jié)構(gòu)可以應(yīng)用于底板下的催化轉(zhuǎn)化器(UCC)或柴油機(jī)微粒過濾器(DPF)。圖2為顯示了根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)示例性實(shí)施方式的催化劑單元的裝配程序的立體圖。與圖I相同或相似的結(jié)構(gòu)的詳細(xì)說明將被省略，而對(duì)圖2中不同的結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述。參考圖2所示，第一塊部102和第二塊部104沿著排放氣體流動(dòng)的方向而形成，其中，第一塊部102形成在上側(cè)的中央部分，并且第二塊部104與第一塊部102的下表面接觸以便固定到其上。第一塊部102的下表面的中央部分為平面，并且其兩側(cè)邊緣在上側(cè)面中傾斜。此夕卜，第二塊部104的上表面的中央部分為與第一塊部102的下表面相對(duì)應(yīng)的平面，并且其兩側(cè)邊緣在上側(cè)面中傾斜。第一塊部102布置在排放氣體流量較大的部分，并且第二塊部104布置在排放氣體流量較小的部分。在本發(fā)明的示例性實(shí)施方式中，第一塊部102的截面形狀以及第二塊部104的的截面形狀通過排放氣體的流速來確定。更特別地，第一塊部102和第二塊部104相接觸的接觸表面具有路緣線的類型(curbed line type),其中，該接觸表面通過排放氣體的流量/流速而形成。因此,第一塊部102和第二塊部104的截面形狀可以通過擠壓出堇青石材料的工藝而任意地形成。第一塊部102的下表面和第二塊部104的上表面彼此相接觸，并且結(jié)合材料可以插置在其間。第一塊部102和第二塊部104由堇青石組成，并且將第一塊部102固定到第二塊部104上的結(jié)合材料可以由堇青石組成。在第一塊部102和第二塊部104中分別形成有催化劑層。在本發(fā)明的示例性實(shí)施方式中，第一塊部102中形成有高貴金屬層，在第二塊部104中形成有低貴金屬層。更特別地，排放氣體通過第一塊部102的流速較高，并且排放氣體通過第二塊部 104的流速較低。因此，催化劑的量較高的高貴金屬層形成在第一塊部102中，并且催化劑的量較少的低貴金屬層形成在第二塊部104中。高貴金屬層均勻地形成在第一塊部102中，并且低貴金屬層均勻地形成在第二塊部104中。因此，高貴金屬層形成在排放氣體流量比較高的第一塊部102中，而低貴金屬層形成在排放氣體流量比較低的第二塊部104中，從而使排放氣體的凈化效率提高，并且高效地使用貴金屬以節(jié)省其生產(chǎn)成本。在圖2中，第一塊部102和第二塊部104的截面形狀是非對(duì)稱的，這種非對(duì)稱的結(jié)構(gòu)可以應(yīng)用于封閉的催化轉(zhuǎn)化器(CCC)。參考圖I和圖2所示，在第一塊部102和第二塊部104中形成高貴金屬層和低貴金屬層可以通過吸入方法而實(shí)現(xiàn)，該吸入方法將過濾器的一側(cè)浸蘸到催化劑溶液(清洗涂層)中并在其另一側(cè)形成真空，從而吸入催化劑溶液。此外，在本發(fā)明的示例性實(shí)施方式中，第一塊部102的高貴金屬層和第二塊部104的低貴金屬層可以具有彼此不同的催化劑元素。更具體地，第一貴金屬層形成在第一塊部102中，第二貴金屬層形成在第二塊部104中，其中，第一貴金屬元素與第二貴金屬元素不同。圖3為顯示了根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的催化劑單元的效果的視圖。參考圖3所示，橫軸表示包括在排放氣體中的碳?xì)浠衔?HC)，氮氧化物(NOx)和一氧化碳(CO),縱軸表不相對(duì)量(％ )。如圖所示，在根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式制造的多個(gè)產(chǎn)品中，產(chǎn)品#4顯示出碳?xì)浠衔锖偷趸锏牧繙p少了大約18%至29%之多。圖4為顯示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)示例性實(shí)施方式的催化劑單元的制造程序的流程圖。參考圖4所示，催化劑單元100的制造程序包括在步驟S500中擠壓出第一塊部102，在步驟S510中擠壓出第二塊部104，在步驟S520中在第一塊部102中形成高貴金屬層，在步驟S530中在第二塊部104中形成低貴金屬層，并且在步驟S540中組裝第一塊部102和第二塊部104。在本發(fā)明的示例性實(shí)施方式中，在第一塊部102中形成高貴金屬層并且在第二塊部104中形成低貴金屬層，但是其并不僅限于此，也可以在第一塊部102中形成低貴金屬層并且在第二塊部104中形成高貴金屬層。雖然已經(jīng)結(jié)合當(dāng)前的考慮將本發(fā)明描述為實(shí)際的示例性實(shí)施方式，但是應(yīng)當(dāng)了解的是，本發(fā)明并不應(yīng)被限制于所公開的實(shí)施方式，相反，其意在覆蓋包括在權(quán)利要求書的精神和范圍內(nèi)的各種實(shí)施方式和等效替換。為了便于在所附權(quán)利要求中解釋和精確定義，術(shù)語“內(nèi)”和“外”用于參考在圖中所示的示例性實(shí)施方式的特征的位置來對(duì)這些特征進(jìn)行描述。前面對(duì)本發(fā)明具體示例性實(shí)施方式所呈現(xiàn)的描述是出于說明和描述的目的。前面的描述并不想要成為毫無遺漏的，也不是想要把本發(fā)明限制為所公開的精確形式，顯然，根據(jù)上述教導(dǎo)很多改變和變化都是可能的。選擇示例性實(shí)施方式并進(jìn)行描述是為了解釋本發(fā)明的特定原理及其實(shí)際應(yīng)用，從而使得本領(lǐng)域的其它技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)并利用本發(fā)明的各 種示例性實(shí)施方式及其各種選擇形式和修改形式。本發(fā)明的范圍意在由所附權(quán)利要求書及其等效形式所限定。
權(quán)利要求
1.一種催化劑單元，包括 第一塊部，所述第一塊部具有沿著所述第一塊部的排放氣體通路形成的第一貴金屬層，并且所述第一塊部布置在排放氣體流速為預(yù)定速度的空間處； 第二塊部，所述第二塊部布置在所述第一塊部上，并且所述第二塊部具有沿著所述第二塊部的排放氣體通路形成的第二貴金屬層， 其中，所述第二塊部布置在排放氣體流速比所述預(yù)定速度低的空間處；并且其中，所述第一塊部和所述第二塊部附接在一起，以便將所述第二塊部固定到所述第一塊部上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的催化劑單元，其中在所述第一塊部和所述第二塊部中形成有排放氣體孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的催化劑單元，其中沿著所述第二塊部的縱向方向在中央形成有孔，從而形成圓柱管的形狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的催化劑單元，其中所述第一塊部插入到所述第二塊部的所述孔中，并且固定到所述第二塊部的所述孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的催化劑單元，其中所述第一塊部布置在所述第二塊部的上表面上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的催化劑單元，其中所述第一塊部的下表面和所述第二塊部的上表面具有曲線表面。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的催化劑單元，其中所述第一塊部的下表面的中央部分為平面并且該下表面的兩側(cè)邊緣向上傾斜，所述第二塊部的上表面的中央部分為與所述第一塊部的下表面相對(duì)應(yīng)的平面并且該上表面的兩側(cè)邊緣向上傾斜。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的催化劑單元，其中所述第一塊部的截面形狀和所述第二塊部的截面形狀根據(jù)排放氣體的流速而形成為非對(duì)稱的。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的催化劑單元，其中所述第一塊部或所述第二塊部包括堇青O
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的催化劑單元，其中所述第一塊部和所述第二塊部通過堇青石接合劑而附接。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的催化劑單元，其中包括有所述第一塊部和所述第二塊部的所述催化劑單元應(yīng)用于催化轉(zhuǎn)化器，所述催化轉(zhuǎn)化器的出口和入口都是打開的。
12.—種催化劑單元的制造方法，包括 擠壓出第一塊部，該第一塊部中形成有排放氣體孔； 擠壓出第二塊部，該第二塊部中形成有排放氣體孔； 在所述第一塊部中形成第一貴金屬層； 在所述第二塊部中形成第二貴金屬層；并且 將所述第一塊部附接到所述第二塊部上。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的催化劑單元的制造方法，其中所述第二塊部具有沿著所述第二塊部的縱向方向在中央形成的孔，從而形成圓柱管的形狀。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的催化劑單元的制造方法，其中所述第一塊部插入到所述第二塊部的所述孔中，并且固定到所述第二塊部的所述孔。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的催化劑單元的制造方法，其中所述第一塊部布置在所述第二塊部的上表面上。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的催化劑單元的制造方法，其中所述第一塊部的下表面和所述第二塊部的上表面具有曲線表面。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的催化劑單元的制造方法，其中所述第一塊部的下表面的中央部分為平面并且該下表面的兩側(cè)邊緣向上傾斜，所述第二塊部的上表面的中央部分為與所述第一塊部的下表面相對(duì)應(yīng)的平面并且該上表面的兩側(cè)邊緣向上傾斜。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種催化劑單元，其可以包括第一塊部，所述第一塊部具有沿著所述第一塊部的排放氣體通路形成的第一貴金屬層，并且所述第一塊部布置在排放氣體流速可以為預(yù)定速度的空間處；第二塊部，所述第二塊部布置在所述第一塊部上，并且所述第二塊部具有沿著所述第二塊部的排放氣體通路形成的第二貴金屬層；其中，所述第二塊部可以布置在排放氣體流速可以比所述預(yù)定速度低的空間處；并且其中，所述第一塊部和所述第二塊部可以附接在一起，以便將所述第二塊部固定到所述第一塊部上。
文檔編號(hào)F01N3/28GK102777238SQ201110412689
公開日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2011年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月13日
發(fā)明者崔城茂 申請(qǐng)人:現(xiàn)代自動(dòng)車株式會(huì)社