一种增压发动机三元催化器结构的制作方法

本实用新型属于汽车排气系统技术领域，尤其涉及一种增压发动机三元催化器结构。

背景技术：

三元催化器，是安装在汽车排气系统中的机外净化装置，它可以将汽车尾气中处CO、HC和NO_x等有害气体氧化还原成CO₂、H₂0和N₂。随着排放法规的日益严格，对三元催化器提出了越来越高的要求：第一，快速起燃：三元催化器需要封装更大体积的载体，且尽量靠近发动机缸盖排气侧布置；三元催化器内流场分布均匀，压损低，均匀性指数高；第二，高可靠性：排放耐久里程增加需要三元催化器零件寿命延长，在零件使用周期内不允许出现断裂、开裂等可靠性问题；第三，高通用性：根据排放法规，在满足型式核准扩展条件下，各车型间的排放结果可以扩展；因此，三元催化器结构应尽可能满足车型间通用化要求，从而降低排放开发成本。

传统的三元催化器距离发动机缸盖较远，出气端锥和出气法兰之间一般设计有出气尾管，出气法兰不能可靠固定且往往斜向某一侧。这种布置结构存在以下缺点：第一，进入三元催化器的废气温度较低，不利于三元催化器快速起燃；三元催化器内流场分布紊乱，均匀性指数低；第二，出气尾管可能出现断裂或开裂问题；第三，搭载车型变更后，由于出气法兰斜向布置，可能出现三元催化器距整车环境件的间隙不足或干涉，进而导致三元催化器重新设计，无法满足通用化要求。

技术实现要素：

为解决以上问题，本实用新型提供一种布局紧凑合理、能够快速起燃、具有高可靠性且通用性好的增压发动机三元催化器结构。

本实用新型采用的技术方案是：一种增压发动机三元催化器结构，包括用于盛放催化剂载体的筒体，其特征在于：还包括一端与筒体进气端连接的进气端锥、一端与进气端锥另一端连接的进气管、与进气管另一端连接的进气法兰、一端与筒体出气端连接的出气端锥和与出气端锥另一端连接的出气法兰，所述筒体竖直设置，所述出气法兰水平设置，所述进气法兰与出气法兰垂直设置，所述出气法兰上设有压装螺栓，所述进气端锥上设有前氧传感器座和隔热罩固定支架，所述筒体外壁上也设有隔热罩固定支架。

作为优选，所述筒体内沿轴线方向设有多段催化剂载体。

作为优选，所述出气端锥的尾端设有出气部，所述出气部轴线与筒体轴线平行但不共线。

作为优选，所述筒体的出气端和进气端均采用扩口设计。

本实用新型取得的有益效果是：进气法兰和进气管采用分体式设计，同时筒体竖直设置，出气法兰水平设置，进气法兰与出气法兰垂直设置，使得三元催化器整体结构更加紧凑，从催化器入口到载体端面的距离缩短，降低了废气能量损失；筒体内封装有多段催化剂载体，有利于三元催化器的快速起燃；在出气端锥尾端出口设置出气部，实现了无出气尾管的设计，进一步缩小三元催化器整体结构的尺寸，且出气部轴线与筒体轴线平行但不共线(即偏心设计)，提高三元催化器的通用性。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为催化剂载体在筒体内的布置示意图；

图3为出气端锥与出气法兰连接的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作更进一步的说明。

如图1所示，本实用新型的一种增压发动机三元催化器结构，包括筒体1、进气端锥2、进气管3、进气法兰4、出气端锥5和出气法兰6，筒体1尽量靠近缸体竖直布置，筒体1内装有催化剂载体8，筒体1的进气端12与进气端锥2的一端连接，进气端锥2的另一端与进气管3的一端连接，进气管3的另一端连接有进气法兰4；筒体1的出气端13与出气端锥5的一端连接，出气端锥5的另一端连接有出气法兰6，出气法兰6水平设置，出气法兰6上设有压装螺栓7，进气法兰4与出气法兰6垂直设置。

本实施例的三元催化器结构总高度仅300mm，结构紧凑，进气管3和进气端锥2采用分体式设计，使得进气管3和进气端锥2布置空间更小，降低了进气法兰4到筒体1内催化剂载8端面的距离。结合图2所示，沿筒体1沿轴线方向设有多段催化剂载体8(图中设有两段)，有利于三元催化器的快速起燃。通过对本三元催化器进行CFD分析，其流场分布均匀，均匀性指数高。

本实施例中筒体1、进气端锥2、进气管3、进气法兰4、出气端锥5和出气法兰6采用不锈钢材料制作而成，经冲压焊接而成。相比传统采用铸造工艺制作成的三元催化器，壁厚更薄，重量更轻，成本更低。此外，不锈钢焊接性能更优，工艺可行性更佳。

如图1所示，进气端锥2上设有前氧传感器座21和隔热罩固定支架11，筒体1外壁上也设有隔热罩固定支架11，筒体1外壁上的隔热罩固定支架11结构相同，且在每个隔热罩固定支架11上均设计有两个隔热罩安装点，本实施例的三元催化剂结构上除了焊接隔热罩固定支架11外，未焊接三元催化器固定支架或桥接支架，减少了制造模具的投入，降低了生产成本。

如图2所示，筒体1的出气端12和进气端13均采用扩口设计，有利于封装时催化剂载体8和衬垫的塞入。

如图3所示，传统的三元催化器采用外焊工艺进行各子部件的焊接，为了焊接工艺要求，出气端锥5和出气法兰6间需要设计一段出气尾管。在本实施例中，在出气端锥5尾端出口设计一小段直线段作为出气部51，为了满足出气端锥5和出气法兰6的连接要求，出气端锥5和出气法兰6采用内焊工艺的方式实现固定连接，在内焊前，出气端锥5直线段的出气部51插入到出气法兰6中，然后采用内焊工艺的方式固定连接在一起，实现了无出气尾管的设计，既避免了出气尾管断裂或开裂的风险，又缩小了整体三元催化器结构的尺寸。

传统出气端锥5受焊接工艺限制，高度约60mm，需要较大的布置空间，本实施例的出气端锥5高度约30mm，相比传统出气端锥5，尺寸缩短了近一倍，使得三元催化器的布置更加紧凑，布置空间要求更低。

结合图1、3所示，出气部51中心轴线与筒体1中心轴线平行但不共线，即出气部51采用偏心设计(图1中向左偏心)，降低整车排气系统长度，提高三元催化器可靠性，同时出气部51偏心一定程度上弥补了三元催化器对中通道的影响，有利于三元催化器布置并提高三元催化器的通用性。