用于大功率发动机的预热催化转换器结构的制作方法

本公开内容涉及用于大功率发动机的预热催化转换器(WCC)结构，并且更具体地涉及最大化地阻挡热量传递到壳体焊接部分的后端，并且使壳体焊接部分的后端的热应力集中最小化的用于大功率发动机的预热催化转换器(WCC)。

背景技术：

从车辆发动机排放的排气包含对人体有害的CO、HC、NOX等，并且用于使有害排气氧化或还原为CO2、H2O、N2等以使其无害的装置是催化转换器。

作为应用于车辆的排气系统的催化转换器，已经使用安装到排气歧管下部的排气歧管催化转换器(MCC)和底流催化转换器(UCC)。具体地，MCC催化剂安装在排气温度相对较高的排气歧管的下部，以便在发动机起动和冷却时尽可能快地使催化剂再生。

应用不仅有效地氧化包含在排气中的CO元素和HC元素，而且有效地氧化SOF元素的预热催化转换器(WCC)，以便响应最近将要加强的排气调控。

图1是预热催化结构的示意图，并且图2是根据常规技术的图1 的A截面图。参考图1和图2，在常规技术中壳体朝向前锥体延伸使得壳体和前锥体通过焊接而接合。此时，不锈钢(SUS)铸钢主要用作前锥体的材料，并且普通的SUS材料(特别地，SUS4不锈钢)主要用作壳体的材料。

上述常规技术可以稳定地用于普通发动机输出，但是存在在最近应用的大功率发动机中由于热疲劳累积和热应力集中，而在壳体焊接部分的后端处产生开裂的问题。特别地，预热催化转换器(WCC)结构可能已经改变为弯曲，因为当大功率发动机安装到小型车辆时，发送机室的内部空间较小，并且在这种情况下，存在随着热疲劳累积和热应力集中迅速发生，耐久性频繁劣化的问题。

上述仅仅旨在帮助理解本公开内容的背景，并且不旨在表明本公开内容落入本领域技术人员已知的现有技术的范围内。

技术实现要素：

本公开内容致力于提供用于大功率发动机的预热催化转换器 (WCC)结构，其通过使得前锥体形成为在外部覆盖壳体，并且前锥体和垫件彼此重叠，而具有最大化地阻挡热量传递到壳体焊接部分的后端，并且使壳体焊接部分的后端的热应力集中最小化的优点。

根据本公开内容的第一示例性实施方式的用于大功率的预热催化转换器(WCC)结构可以包括：将排气传送到催化剂载体的前锥体；支承催化剂载体的垫件；以及环绕垫件并与前锥体直接接合的壳体，并且前锥体的内径可以等于或大于壳体的外径。

前锥体和壳体可以通过焊接前锥体和壳体的重叠部分的下端部而接合。

以水平方向为基准，垫件的上端部可以形成为向上延伸，使得前锥体和垫件可以重叠预定长度。

垫件的上端部形成为低于催化剂载体的上端部。

前锥体的下端部的厚度从前锥体的主要部分至前锥体和壳体的重叠部分逐渐减小。

前锥体的下端部的厚度可以从前锥体和壳体的重叠部分的上部朝向其下部逐渐减小。

前锥体的材料可以是SUS铸钢，并且前锥体可以铸造制造成使得前锥体的下端部的厚度具有从前锥体和壳体的重叠部分的上部朝向其下部逐渐减小的形状。

前锥体的材料可以是SUS铸钢，并且前锥体可以切割制造成使得前锥体的下端部的厚度具有从前锥体和壳体的重叠部分的上部朝向其下部逐渐减小的形状。

前锥体的材料可以是SUS板，并且前锥体的下端部的厚度可以保持均一。

根据本实用新型，可以通过使根据前锥体和壳体之间的材料差异产生的热应力集中最小化来提高预热催化转换器的耐久性。

附图说明

本公开内容的上述和其他目的、特征和优点将根据下面的结合附图的详细描述更清楚地理解，其中：

图1是预热催化结构的示意图。

图2是根据常规技术的图1的A截面图。

图3是根据本公开内容的第一示例性实施方式的图1的A截面图。

图4是根据本公开内容的第二示例性实施方式的图1的A截面图。

具体实施方式

本说明书和权利要求中使用的术语和词语不应被解释为常规的或词典上的含义，而应基于发明者可将本公开内容适当地定义为术语的概念以便以最好的方式解释其公开内容的原理而解释为符合本公开内容的技术理念。因此，本公开内容的示例性实施方式和附图中描述的配置仅仅是示例性实施方式，而不代表本公开内容的所有技术精神。因此，本公开内容应该被解释为包括在提交本申请时包括在本公开内容的精神和范围内的所有改变、等同物和替换。进一步地，在本公开内容的描述中，当确定不必要地使本公开内容的范围不清楚时，将不提供相关公知的配置和功能的详细描述。在下文中将参考附图详细描述本公开内容的示例性实施方式。

图3是根据本公开内容的第一示例性实施方式的图1的A截面图。参考图3，根据本公开内容的第一示例性实施方式的用于大功率发动机的预热催化转换器(WCC)结构包括前锥体100、壳体200以及垫件 300，并且具体地，具有前锥体100的内径等于或大于壳体200的外径的特征。

前锥体100起到将从排气歧管排放的排气传送到催化剂载体C的作用，并且垫件300支承催化剂载体C。另外，垫件300可以用作为阻挡具有高温的排气的热量从催化剂载体C传递到壳体200的绝缘体。

壳体200环绕垫件300以直接接合到前锥体100。也就是说，壳体 200和前锥体100起到预热催化转换器(WCC)的外壳的作用。此时，壳体200的厚度可以是1.2mm至2.0mm，但并不限于此，因此可以根据设计者的目的或发动机的输出功率来不同地设定厚度。

根据本公开内容的第一示例性实施方式的用于大功率发动机的预热催化转换器(WCC)具有前锥体100设置在壳体200的外侧，且前锥体100和壳体200彼此焊接的结构。此时，前锥体100和壳体200 通过焊接前锥体100和壳体200的重叠部分的下端部而接合。

另外，垫件300的上端部形成为向上延伸，使得前锥体100和垫件300以水平方向为基准重叠预定长度。

也就是说，前锥体100从壳体200的上端部向下充分延伸，并且垫件300向上充分延伸，使得阻挡具有高温的排气的热量从催化剂载体C传递到壳体焊接部分。

此时，预定长度可以是5mm，但并不限于此，因此可以根据设计者的目的和发动机的输出功率来不同地设定长度。另外，期望根据前锥体100与壳体200之间的热膨胀系数差值通过使壳体焊接部分的厚度最小化来防止热应力集中。

进一步地，垫件300的上端部设置为低于催化剂载体C的上端部。这是用于防止垫件300在垫件300与具有高温的排气直接接触时腐蚀。

另外，在根据本公开内容的第一示例性实施方式的用于大功率发动机的预热催化转换器(WCC)结构中，前锥体100的下端部的厚度从前锥体100和壳体200的重叠部分的上部朝向下部逐渐减小。因此，可以减小与具有高温的排气直接接触的壳体焊接部分附近的前锥体 100的热质量，并且因此可以减少从前锥体100传递到壳体焊接部分和壳体200的热量。前锥体100的下端部的上部厚度可以是4mm，并且前锥体100的下端部的下部厚度可以设定为2.5mm至3mm，但并不限于此，使得可以根据设计者的目的或发动机的输出功率来不同地设定厚度。

此时，前锥体100的材料可以是不锈钢(SUS)铸钢，并且前锥体 100可以铸造制造成使得前锥体100的下端部的厚度具有从前锥体100 和壳体200重叠部分的上部朝向其下部逐渐减小的形状。另外，前锥体100的材料可以是SUS铸钢，并且前锥体100可以切割制造成使得前锥体100的下端部的厚度具有从前锥体100和壳体200重叠部分的上部朝向其下部逐渐减小的形状。也就是说，可以进行铸造制造或切割制造以形成具有上述形状的前锥体100的下端部，但并不限于此，因此可以通过不同的制造来形成上述形状。

图4是根据本公开内容的第二示例性实施方式的图1的A截面图。参考图4，在根据本公开内容的第二示例性实施方式的用于大功率发动机的预热催化转换器(WCC)结构中，其结构大部分类似于第一示例性实施方式。不同之处在于，在根据本公开内容的第二示例性实施方式的用于大功率发动机的预热催化转换器(WCC)结构中，前锥体100 的材料是SUS板，且前锥体100的下端部的厚度保持均一。

也就是说，本公开内容的第二示例性实施方式进行调整使得在耐久性方面没有优点，然而与本公开内容的第一示例性实施方式相比，存在通过使用SUS板而易于进行制造，并且不对下端部执行额外制造的优点。

下面示出的表1是用于描述本公开内容的效果的表。

(表1)

参考表1，在应用根据常规技术的预热催化转换器(WCC)结构的情况下，测量壳体焊接部分的温度为摄氏499度，而在应用根据本公开内容的用于大功率发动机的预热催化转换器(WCC)结构的情况下，测量壳体焊接部分的温度为摄氏355度。

也就是说，证明通过应用根据本公开内容的用于大功率发动机的预热催化转换器(WCC)结构，壳体焊接部分的温度降低约摄氏144 度。

另外，关于等效塑性应变，在应用根据常规技术的预热催化转换器(WCC)结构的情况下为0.65％，而在应用根据本公开内容的用于大功率发动机的预热催化转换器(WCC)结构的情况下为0.27％。

也就是说，证明通过应用根据本实用新型的用于大功率发动机的预热催化转换器(WCC)结构，壳体焊接部分的等效塑性应变减小约 58％，并且壳体焊接部分的热应力减小。因此，还证明通过应用根据本公开内容的用于大功率发动机的预热催化转换器(WCC)结构，预热催化转换器(WCC)的耐久性得到提高。

如上所述的示例性实施方式仅仅是期望的实施方式，其可以使本公开内容所属技术领域中具有典型知识的人(在下文中，被称为相关技术中的技术人员)容易地执行本公开内容，但本实用新型并不限于上述示例性实施方式和附图，因此这不会限制本实用新型的权利范围。因此，对于相关技术中的技术人员明显的是，在不脱离本公开内容的技术思想的范围内，可以进行多个转置、变换和改变，并且明显的是由相关技术中的技术人员易于改变的部分也包括在本公开内容的权利范围内。