帶有均流裝置的三元催化器的製造方法
2023-06-22 17:44:11
帶有均流裝置的三元催化器的製造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種帶有均流裝置的三元催化器，包括殼體、催化器載體、襯墊、與殼體一端相連的進氣通道、與殼體另一端相連的排氣通道，該三元催化器還包括催化器法蘭，催化器法蘭與進氣通道相連，在催化器法蘭內設有均流裝置且均流裝置位於進氣通道的進氣口，該均流裝置包括與催化器法蘭同軸設置的電磁環裝置、與電磁環裝置相連並用於控制電磁環裝置工作的電子控制單元、沿電磁環裝置周向設置並由電磁環裝置控制轉動的多個葉片，每個葉片通過連杆與電磁環裝置相連。本實用新型的葉片可以在一定的轉動角度範圍內變化，完全匹配發動機的各種瞬態工況，有效提高三元催化器的轉化效率及利用率，並且保證了發動機輸出最大的有效功率。
【專利說明】帶有均流裝置的三元催化器
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種帶有均流裝置的三元催化器，屬於發動機排放汙染控制領域。
【背景技術】
[0002]三元催化器在汽車排氣排放中起著至關重要的作用，可有效促使燃燒過程中產生的有毒有害氣體進行二次反應，轉化為無毒氣體排放到大氣中去。隨著排放法律法規的不斷提高，提高三元催化器的效率及延長使用壽命成為現階段研究的焦點，其中，三元催化器內部流動均勻性是衡量三元催化器有效性的重要指標之一。現有的三元催化器中，由於結構因素，使得排氣流經三元催化器載體部分時，均勻性不穩定，無法將三元催化器的最佳性能發揮出來，而且過渡的局部催化強度加大，縮短了催化器的使用壽命。
[0003]如中國實用新型專利CN200920143489、CN200920227898、CN201020536943 中均提出了有效改善流動均勻性的設計方案。但這些結構是固定的，無法適用於不同的發動機工況。在某些工況下，會造成均勻性的下降，以及排氣背壓的大幅增加，影響發動機動力性。
【發明內容】
[0004]本實用新型所要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種帶有均流裝置的三元催化器。
[0005]為解決上述技術問題，本實用新型採用如下技術方案:
[0006]帶有均流裝置的三元催化器，包括殼體、催化器載體、襯墊、與所述殼體一端相連的進氣通道、與所述殼體另一端相連的排氣通道，所述三元催化器還包括催化器法蘭，所述催化器法蘭與所述進氣通道相連，在所述催化器法蘭內設有均流裝置且所述均流裝置位於所述進氣通道的進氣口，所述均流裝置包括與所述催化器法蘭同軸設置的電磁環裝置、與所述電磁環裝置相連並用於控制所述電磁環裝置工作的電子控制單元、沿所述電磁環裝置周向設置並由所述電磁環裝置控制轉動的多個葉片，每個所述葉片通過連杆與所述電磁環裝置相連。
[0007]優選地，所述連杆包括可沿自身的軸線且自身可自由轉動的第一連杆、可沿自身的軸線且自身可自由轉動的第二連杆。
[0008]具體地，所述電磁環裝置包括固定設置在所述催化器法蘭內且與所述催化器法蘭同軸的電磁鐵環、由所述電磁鐵環控制沿所述催化器法蘭軸向移動和周向旋轉設置的銜鐵環，所述電磁鐵環、所述銜鐵環沿所述催化器法蘭軸向依次設置，所述第一連杆與所述電磁鐵環相連，所述第二連杆與所述銜鐵環相連。
[0009]具體地，所述電磁環裝置與所述葉片之間設置有絕熱環。
[0010]具體地，所述第一連杆、所述第二連杆均穿過所述絕熱環，在所述絕熱環對應所述第二連杆的位置設置有用於限制所述葉片的尾端與所述催化器法蘭的軸線形成的夾角大小的滑槽，所述第二連杆沿所述滑槽滑動，當所述第二連杆位於所述滑槽一端時，所述夾角最小為0° ;當所述第二連杆位於所述滑槽的另一端時，所述夾角最大為90°。
[0011]具體地，所述夾角為30°~60°。
[0012]優選地，所述葉片設置有4~8個並沿所述電磁環裝置周向均勻分布。
[0013]由於以上技術方案的實施，本實用新型與現有技術相比具有下列優點:
[0014]本實用新型的三元催化器通過電子控制單元(E⑶)控制導流葉片的轉動角度，有效匹配控制三元催化器內部氣流流動均勻性，均勻性係數大於等於0.91，另一方面，可減小結構改變而帶來的排氣背壓增加，排氣背壓增幅小於等於1.5kPa。
[0015]本實用新型的葉片可以在一定的轉動角度範圍內變化，完全匹配發動機的各種瞬態工況，有效提高三元催化器的轉化效率及利用率，並且保證了發動機輸出最大的有效功率。本實用新型的三元催化器中的可轉動的葉片的使用可提高三元催化器空間速度，空間速度越大，流經催化器載體部分的時間越長，催化反應越充分。
[0016]本實用新型的三元催化器相比現有的三元催化器使用壽命更長。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1為本實用新型三元催化器的結構示意圖；
[0018]圖2為本實用新型三元催化器中均流裝置的結構示意圖；
[0019]圖3為本實用新型三元催化器中均流裝置縱向剖視圖(顯示一個葉片)；
[0020]圖4為本實用新型三元催化器中均流裝置的葉片轉動位置的示意圖；
[0021]圖中:1、殼體；2、催化器載體；3、襯墊；4、進氣通道；5、排氣通道；6、催化器法蘭；
7、均流裝置；71、電磁環裝置；711、電磁鐵環；712、銜鐵環；713、第一連杆；714、第二連杆；72、葉片；73、絕熱環；74、電子控制單元；75、滑槽。
【具體實施方式】
[0022]以下結合說明書附圖對本實用新型做進一步描述:
[0023]如附圖f 4所示的帶有均流裝置的三元催化器，包括殼體1、催化器載體2、襯墊3、與殼體I 一端相連的進氣通道4、與殼體I另一端相連的排氣通道5、與進氣通道4相連的催化器法蘭6，在催化器法蘭6內設有均流裝置7且均流裝置7位於進氣通道4的進氣口。
[0024]均流裝置7包括與催化器法蘭6同軸設置的電磁環裝置71、與電磁環裝置71相連並用於控制電磁環裝置71工作的電子控制單元74、沿電磁環裝置71周向設置並由電磁環裝置71控制轉動的多個葉片72，葉片72可設置4~8個並沿電磁環裝置71周向均勻分布，每個葉片72均通過連杆與電磁環裝置71相連。本實施例中葉片72設置6個。
[0025]如圖2~4所示，連杆包括可沿自身的軸線且自身可自由轉動的第一連杆713、可沿自身的軸線且自身可自由轉動的第二連杆714。如圖3所示，第一連杆713、第二連杆714與葉片72相連的位置分別為A點、B點，A點、B點在葉片72上沿催化器法蘭6的軸向分布。電磁環裝置71包括固定設置在催化器法蘭6內且與催化器法蘭6同軸的電磁鐵環711、由電磁鐵環711控制沿催化器法蘭6軸向移動和周向旋轉設置的銜鐵環712，電磁鐵環711、銜鐵環712沿催化器法蘭6軸向依次設置，第一連杆713與電磁鐵環711相連，第二連杆714與銜鐵環712相連。
[0026]電磁環裝置71與葉片72之間設置有絕熱環73，第一連杆713、第二連杆714均穿過絕熱環73，在絕熱環73對應第二連杆714的位置設置有用於限制葉片72的尾端與催化器法蘭6軸線形成的夾角大小的滑槽75，第二連杆714沿滑槽75滑動，當第二連杆714位於滑槽75 —端時，夾角最小為0° ;當第二連杆714位於滑槽75另一端時，夾角最大為90°，夾角的大小即對應葉片72的轉動角度。實際設置時，可以根據所使用的不同功率的發動機來改變開設滑槽的長度，使得夾角在0°、0°範圍內變化，即葉片72的轉動角度在0°、0°範圍內變化。本實施例的最佳夾角範圍為30°飛0°，即葉片72在轉動角度為30°飛0°之間調整。
[0027]本實用新型三元催化器的工作原理:
[0028]葉片72轉動角度的調整主要是根據電子控制單元74 (ECU)中搜集到的發動機進氣溫度、排氣溫度、空燃當量比，計算得到排氣流速，再根據提前儲存流速的對應角度變化函數數據，得到當前流速對應的角度值。ECU輸出直流電流信號到電磁鐵環711上，電磁鐵環711根據不同電流產生不同的磁場，對銜鐵環712產生變化的引力或斥力，銜鐵環712在其軸向產生位移和旋轉，帶動葉片72上的B點移動，從而改變葉片72的轉動角度，排氣氣體經過可轉動的葉片72之後，形成旋轉擾流，進入進氣通道4，均勻地、低速地通過催化器載體2，最後由排氣通道5排出進入排氣系統其它消聲器結構中。上述角度變化函數按照高流動均勻性與低排氣背壓的原則進行預設置，可根據數值模擬的結果得到，目的是達到發動機動力性與三元催化器流動均勻性的雙重優化。
[0029]以上對本實用新型做了詳盡的描述，其目的在於讓熟悉此領域技術的人士能夠了解本實用新型的內容並加以實施，並不能以此限制本實用新型的保護範圍，凡根據本實用新型的精神實質所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本實用新型的保護範圍內。
【權利要求】
1.帶有均流裝置的三元催化器，包括殼體、催化器載體、襯墊、與所述殼體一端相連的進氣通道、與所述殼體另一端相連的排氣通道，所述三元催化器還包括催化器法蘭，所述催化器法蘭與所述進氣通道相連，在所述催化器法蘭內設有均流裝置且所述均流裝置位於所述進氣通道的進氣口，其特徵在於，所述均流裝置包括與所述催化器法蘭同軸設置的電磁環裝置、與所述電磁環裝置相連並用於控制所述電磁環裝置工作的電子控制單元、沿所述電磁環裝置周向設置並由所述電磁環裝置控制轉動的多個葉片，每個所述葉片通過連杆與所述電磁環裝置相連。
2.根據權利要求1所述的帶有均流裝置的三元催化器，其特徵在於，所述連杆包括可沿自身的軸線且自身可自由轉動的第一連杆、可沿自身的軸線且自身可自由轉動的第二連杆。
3.根據權利要求2所述的帶有均流裝置的三元催化器，其特徵在於，所述電磁環裝置包括固定設置在所述催化器法蘭內且與所述催化器法蘭同軸的電磁鐵環、由所述電磁鐵環控制沿所述催化器法蘭軸向移動和周向旋轉設置的銜鐵環，所述電磁鐵環、所述銜鐵環沿所述催化器法蘭軸向依次設置，所述第一連杆與所述電磁鐵環相連，所述第二連杆與所述銜鐵環相連。
4.根據權利要求3所述的帶有均流裝置的三元催化器，其特徵在於，所述電磁環裝置與所述葉片之間設置有絕熱環。
5.根據權利要求4所述的帶有均流裝置的三元催化器，其特徵在於，所述第一連杆、所述第二連杆均穿過所述絕熱環，在所述絕熱環對應所述第二連杆的位置設置有用於限制所述葉片的尾端與所述催化器法蘭的軸線形成的夾角大小的滑槽，所述第二連杆沿所述滑槽滑動，當所述第二連杆位於所述滑槽一端時，所述夾角最小為0° ;當所述第二連杆位於所述滑槽的另一端時，所述夾角最大為90°。
6.根據權利要求5所述的帶有均流裝置的三元催化器，其特徵在於，所述夾角為30。~60。。`
7.根據權利要求1所述的帶有均流裝置的三元催化器，其特徵在於，所述葉片設置有4^8個並沿所述電磁環裝置周向均勻分布。
【文檔編號】F01N3/28GK203403932SQ201320503271
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年8月16日 優先權日:2013年8月16日
【發明者】鄭四發, 韓強 申請人:清華大學蘇州汽車研究院（相城）