CN105386828A - 催化转化器装置 - Google Patents

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Abstract

一种催化转化器装置包括：催化剂载体，其支撑用于清洁从内燃机排出的排气的催化剂，催化剂载体通过通电加热；壳体，其形成为管状，催化剂载体容纳在壳体的内部并且壳体附接至排气管；外管，其设置在壳体处，外管相对于催化剂载体至少布置在排气流方向的上游侧；内管，其在壳体处设置于外管的内部，内管的轴向端部形成为锥形并且轴向端部的远侧端面形成为曲面状；以及绝缘层，其至少设置在内管的内侧面和轴向端部处。

Description

催化转化器装置
技术领域
本发明涉及一种设置在内燃机的排气管处的催化转化器装置。
背景技术
日本专利申请公开(JP-A)第2013-185573号公开了一种电加热式催化结构，在所述电加热式催化结构中，采用朝向排气流方向的上游侧变细的形状的内管设置在容纳发热体(催化剂载体)的外管处。在这种电加热式催化结构中，绝缘层设置在内管的表面处。
在上述的电加热式催化结构中，绝缘层可例如通过将绝缘层材料涂覆在内管的表面上并且进行烧制而形成。然而，因为内管的表面处的绝缘层在烧制过程中收缩，可能会在内管的远侧端部处的绝缘层中形成裂缝。为了对此更为详细地描述，处于简单切割状态的内管的上游侧端部具有尖角，并且可能在绝缘层中从这些拐角开始形成裂缝。
发明内容
考虑到上述状况，本发明提供了一种可抑制裂缝在内管的轴向端部处的绝缘层中形成的催化转化器装置。
根据本发明的第一方案的催化转化器装置包括：催化剂载体，其支撑用于清洁从内燃机排出的排气的催化剂，催化剂载体通过通电加热；壳体，其形成为管状，催化剂载体容纳在壳体的内部并且壳体附接至排气管；外管，其设置在壳体处，外管相对于催化剂载体至少布置在排气流方向的上游侧；内管，其在壳体处设置于外管的内部，内管的轴向端部形成为锥形并且轴向端部的远侧端面形成为曲面状；以及绝缘层，其至少设置在内管的内侧面和轴向端部处。
根据本发明的第一方案，催化剂载体容纳在附接至排气管的管状壳体的内部，并且位于壳体的内部的催化剂载体通过通电加热。由此，从内燃机排出的排气得以清洁。外管和内管设置在壳体中。外管相对于催化剂载体至少布置在排气流方向的上游侧。内管的轴向端部在外管的内部形成为锥形。内管的轴向端部的远侧端面形成为曲面状。因为绝缘层至少设置在内管的内侧面和轴向端部处，所以可维持催化剂载体与内管之间的绝缘。在这种结构中，内管的轴向端部的远侧端面形成为曲面状。因此，内管的远侧端面处的尖角得以移除。因此，可抑制裂缝在内管的远侧端面处的绝缘层中形成。更具体地，绝缘层例如通过将绝缘层材料涂覆在内管的至少内侧面和轴向端部上并且烧制而形成。此时，因为移除了内管的远侧端面处的尖角，由于绝缘层在烧制期间的收缩而从尖角开始的绝缘层裂缝可能不会发生，其结果是可抑制裂缝在内管的远侧端面处的绝缘层中的形成。
在根据本发明的第二方案的催化转化器装置中，在第一方案中，如果轴向端部的远侧端面的曲率半径由R表示，则进行倒角加工使得R≥0.5mm。
根据本发明的第二方案，如果内管的轴向端部的远侧端面的曲率半径由R表示，则进行倒角加工使得R≥0.5mm。因此，内管的轴向端部的远侧端面形成为更加平滑的曲面状。由此，可更加可靠地抑制裂缝在内管的轴向端部的远侧端面处的绝缘层中的形成。
在根据本发明的第三方案的催化转化器装置中，在第一方案或第二方案中，绝缘层的厚度被设定为至少100μm且至多200μm。
根据本发明的第三方案，绝缘层的厚度被规定为至少100μm且至多200μm。因此，因为绝缘层的厚度被适宜地固定，所以可抑制裂缝在内管的轴向端部的远侧端面处的绝缘层中的形成。例如，如果绝缘层的厚度比100μm薄，则可能由绝缘层在烧制期间的收缩而引起绝缘层的裂缝，并且如果绝缘层的厚度比200μm更大，则难以形成具有均匀厚度的绝缘层。
在根据本发明的第四方案的催化转化器装置中，在第一至第三方案中的任一方案中，轴向端部是朝向排气流方向的上游侧布置的上游端部。
根据本发明的第四方案，内管的轴向端部是朝向排气流方向的上游侧布置的上游端部。因此，可抑制裂缝在设置于内管的上游端部处的绝缘层中的形成。
附图说明
本发明的示例性实施例将会基于附图进行更为详细地描述，其中：
图1是示出根据本发明的第一示例性实施例的催化转化器装置的排气流方向上游侧的截面图。
图2是示出图1中所示的催化转化器装置中所采用的上游侧直径减小部的上游端部的放大截面图。
图3是示出根据本发明的第二示例性实施例的催化转化器装置中所使用的上游侧直径减小部的上游端部的对应于图2的放大截面图。
图4是示出根据本发明的第三示例性实施例的催化转化器装置中所使用的上游侧直径减小部的上游端部的对应于图2的放大截面图。
图5A是图示图4中所示的上游侧直径减小部的上游端部的制造过程的放大截面图。
图5B是图示图4中所示的上游侧直径减小部的上游端部的制造过程的放大截面图。
图5C是图示图4中所示的上游侧直径减小部的上游端部的制造过程的放大截面图。
图6是将第一实例的上游侧直径减小部的上游端部处和第三比较实例的上游侧直径减小部的上游端部处的玻璃涂层存在/不存在破裂进行比较的图表。
图7是示出在第二实例的上游侧直径减小部的上游端部和第一至第三比较实例的上游侧直径减小部的上游端部在冷却期间所产生的最大张应力的曲线图。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的第一示例性实施例的催化转化器装置12，所述催化转化器装置12处于安装至排气管10的状态。从内燃机(未在图中示出)排出的排气在排气管10中流动。此后，在“上游侧”和“下游侧”单独使用的情况下，它们分别意指排气管10中的排气流方向(箭头F1的方向)的上游侧和下游侧。催化转化器装置12布置在上游侧排气管10A和下游侧排气管(其未在图中示出)之间。
如图1中所示，催化转化器装置12包括催化剂载体14，所述催化剂载体14由以导电性和刚度为特征的材料制成。能够被用以构造催化剂载体14的材料包括导电陶瓷、导电树脂、金属等等。在当前的示例性实施例中，具体地，使用了导电陶瓷。
催化剂载体14例如由碳化硅形成。催化剂(铂、钯、铑等)被粘附至催化剂载体14的表面并且被支撑于此。
催化剂的特征在于具有清洁来自在排气管10中流动的排气的物质(碳氢化合物等)的作用。
两个电极16A和16B粘附至催化剂载体14，并且两个端子18A和18B分别连接至电极16A和16B。催化剂载体14由从端子18A和18B穿过电极16A和16B至催化剂载体14的电流加热。支撑在催化剂载体14的表面上的催化剂通过这种加热来提高温度。因此，催化剂更加有效地展现出清洁功能。换言之，催化转化器装置12构造了电加热式催化剂(EHC)，在所述电加热式催化剂中，催化剂载体14通过通电来加热。
催化剂载体14被保持在容纳于管状壳体28内部的状态中，布置在催化剂载体14的外边缘处的保持垫26位于催化剂载体14与管状壳体28之间。保持垫26形成为具有绝缘性和预定弹性的布料形状。保持垫26例如由氧化铝垫、树脂垫、陶瓷毛织品、INTERAMTM垫、莫来石等形成。当催化剂载体14通电时，由保持垫26阻止电流向壳体28的流动。
壳体28设置有圆管形的容纳管30和上游侧直径减小部32。容纳管30从其上游侧至其下游侧具有不变的直径。上游侧直径减小部32从容纳管30的上游端朝向上游侧连续并且用作直径逐步减小的内管。即，上游侧直径减小部32构造成便于形成朝向上游侧变细的形状。在图1中所示的实例中，上游侧直径减小部32在两个直径减小部32C处采用两个台阶减小直径。然而，直径减小部32C的数目可为一个或者可为三个或更多。在本示例性实施例中，容纳管30和上游侧直径减小部32由单个构件来构造并且形成为例如由诸如不锈钢等的金属铸造的金属管。催化剂载体14被保持在容纳管30的内部。
壳体28设置有介于容纳管30和上游侧排气管10A之间的上游侧圆锥构件20和连接构件22。上游侧圆锥构件20和连接构件22以从排气流方向的上游侧的这种顺序布置。本发明的外管由上游侧圆锥构件20和连接构件22构造。上游侧圆锥构件20包括固定管20A和固定管20B。固定管20A通过焊接等方式在上游侧排气管10A的整个圆周上被固定至上游侧排气管10A的外侧。固定管20B通过焊接等方式在连接构件22的整个圆周上被固定至连接构件22的内侧。固定管20B具有比固定管20A更大的直径。截头圆锥部20C连接在固定管20A和固定管20B之间。截头圆锥部20C的直径从固定管20A朝向固定管20B逐渐增加。在固定管20A的内侧处，上游侧排气管10A突出到截头圆锥部20C的内侧处的下游侧，如此构造成突出部10B。
上游侧直径减小部32相对于催化剂载体14布置在上游侧而相对于截头圆锥部20C布置在下游侧。上游侧直径减小部32布置于用作外管的上游侧圆锥构件20和连接构件22的内侧。因此，直径从上游侧朝向下游侧增加的两个截头圆锥状构件(截头圆锥部20C和上游侧直径减小部32)沿着排气流方向依次设置。
上游端部32D是上游侧直径减小部32的轴向端部，所述上游端部32D相对于上游侧排气管10A的下游端部10C(突出部10B)布置在下游侧。因此，上游侧排气管10A和上游侧直径减小部32沿着排气流方向(箭头F1的方向)并不重叠(重合)。蓄水区36构造在上游侧圆锥构件20和连接构件22以及上游侧直径减小部32之间。如下所述，蓄水区36是由排气中的水分凝结的冷凝水(液态水)积聚的区域。
上游侧直径减小部32的上游端部32D的内径大于上游侧排气管10A的下游端部10C的内径。
用作绝缘层的玻璃涂层40所涂布的范围从壳体28的容纳管30的内边缘面经过上游侧直径减小部32的内边缘面(内侧面)延伸至上游侧直径减小部32的外边缘面(大体上为上游侧直径减小部32的整个表面)。在本示例性实施例中，玻璃涂层40包含无机物，诸如玻璃材料等。玻璃涂层40由具有导热率比壳体28的导热率低的材料形成并且形成为具有预定的孔隙率。玻璃涂层40是电绝缘的。尽管玻璃涂层40设置在本示例性实施例中，但可替代地设置由诸如陶瓷等的替代材料形成的绝缘层。
如图2中所示，上游侧直径减小部32的上游端部32D的远侧端面33形成为曲面状(圆形表面形状)。即，在简单的切割状态中，上游侧直径减小部32的上游端部32D具有大致直角形的拐角，但是尖角通过对拐角进行倒角加工成曲面状(圆形表面形状)而被移除。上游侧直径减小部32的板厚t被例如设定为1.4mm至1.9mm。如果上游端部32D的远侧端面33的曲率半径由R表示，则优选进行倒角加工使得R≥0.5mm，并且更加优选地进行倒角加工使得R≥0.7mm。在本示例性实施例中，上游端部32D的远侧端面33的曲率半径R(在图2中由R表示)被设定约为0.75mm(R0.75)。
在本示例性实施例中，在玻璃涂层材料已经被涂覆到从容纳管30的内边缘面经过上游侧直径减小部32的内边缘面延伸至上游侧直径减小部32的外边缘面的范围之后，通过烧制所述材料而形成玻璃涂层40。此时，因为尖角已经被从上游侧直径减小部32的上游端部32D的远侧端面33处移除，所以抑制了如下裂缝在玻璃涂层40中的形成，所述裂缝是从尖角开始的且由于在烧制期间玻璃涂层40的收缩而形成的。
该玻璃涂层40的厚度优选被设定为至少100μm且至多200μm，并且更优选地设定为至少120μm且至多180μm。当玻璃涂层40的厚度被设定在合适范围中时，可更加有效地抑制在上游侧直径减小部32的上游端部32D的远侧端面33处的玻璃涂层40中形成裂缝。例如，如果玻璃涂层的厚度比100μm薄，则玻璃涂层在烧制期间的收缩可能会在上游端部的远侧端面处的玻璃涂层中产生裂缝。此外，不太可能确保满意的电绝缘。如果玻璃涂层的厚度大于200μm，则难以形成具有更均匀厚度的玻璃涂层。
在催化转化器装置12中，在排气中包括水分。水分可在相对于催化转化器装置12的上游侧在排气管10内部凝结并且形成水滴。在根据本示例性实施例的催化转化器装置12中，上游侧排气管10A和上游侧直径减小部32并不沿着排气流方向重叠。因此，从排气凝结的水穿过上游侧排气管10A和上游侧直径减小部32之间并且在位于上游侧圆锥构件20和连接构件22以及上游侧直径减小部32之间的蓄水区36中积聚。因此，抑制了冷凝水粘附至催化剂载体14。因此，抑制由冷凝水在电极16A和16B之间引起的短路。因此，确保了催化剂载体14中的电流量并且有效地提高了催化剂载体14的温度。
具体地，在本示例性实施例中，上游侧直径减小部32从容纳管30一体地突出并且上游侧直径减小部32和容纳管30之间无接头。因此，已积聚在蓄水区36中的水不会穿过上游侧直径减小部32和容纳管30之间的接头进入容纳管30的布置有催化剂载体14的一侧。
此外，在根据本示例性实施例的催化转化器装置12中，上游侧直径减小部32的上游端部32D的内径大于上游侧排气管10A的下游端部10C的内径。因此，例如，当发动机在低温等条件下起动时尽管排气中包括碳，但也会抑制流过上游侧排气管10A的排气中的碳流入蓄水区36中。因此，抑制了碳粘附至上游侧直径减小部32的外边缘面并且抑制了由碳引起的电极16A和16B之间的短路。因此，确保了催化剂载体14中的电流量并且有效地提高了催化剂载体14的温度。
在根据本示例性实施例的催化转化器装置12中，上游侧直径减小部32的直径朝向上游侧减小。因此，在上游侧直径减小部32的内侧流动的排气中形成涡流，并且上游侧直径减小部32更容易地从排气吸收热量。因此，可以更加容易地提高上游侧直径减小部32的温度，并且可促进粘附至上游侧直径减小部32的碳的燃烧。
现在，描述根据本示例性实施例的催化转化器装置12的操作。
如图1中所示，在催化转化器装置12中，壳体28附接在沿着排气管10的中途(位于上游侧排气管10A和未在图中示出的下游侧排气管之间)，以与排气管10同轴。当排气穿过催化剂载体14的内部时，由支撑在催化剂载体14处的催化剂对排气中的物质(碳氢化合物)等进行清洁。
在催化转化器装置12中，催化剂载体14由端子18A和18B以及电极16A和16B通电，并且催化剂载体14被加热。因此，由催化剂载体14所支撑的催化剂温度得以提升并且可更加有效地展示出清洁功能。例如，如果排气的温度低，紧接在发动机的起动之后等，因为催化剂载体14已经通电并且加热，所以可在发动机起动的初始时期确保催化剂的清洁性能。
玻璃涂层40涂布在从壳体28的容纳管30的内边缘面经过上游侧直径减小部32的内边缘面延伸至上游侧直径减小部32的外边缘面(大致上为上游侧直径减小部32的整个表面)的范围中。因此，提升了壳体28(容纳管30和上游侧直径减小部32)的绝缘性。因此，当催化剂载体14通电时抑制了电流泄漏至壳体28(容纳管30和上游侧直径减小部32)。由此，可确保催化剂载体14中的电流量并且有效地提升了催化剂载体14的温度。
如图2中所示，上游侧直径减小部32的上游端部32D的远侧端面33形成为曲面状(圆形表面形状)。如果上游端部32D的远侧端面33的曲率半径由R表示，则优选进行倒角加工使得R≥0.5mm。在本示例性实施例中，上游端部32D的远侧端面33的曲率半径R被设定成约为0.75mm(R0.75)。
在本示例性实施例中，在玻璃涂层材料已经被涂覆到从容纳管30的内边缘面经过上游侧直径减小部32的内边缘面延伸至上游侧直径减小部32的外边缘面的范围之后，通过烧制所述材料而形成玻璃涂层40。此时，因为上游侧直径减小部32的上游端部32D的远侧端面33已经形成为曲面状(加工为曲面倒角)并且远侧端面33的尖角已经被移除，所以抑制了在玻璃涂层40中的如下裂缝，所述裂缝是从尖角开始的且由于在烧制期间玻璃涂层40的收缩而形成的。因此，结果可抑制裂缝在上游侧直径减小部32的上游端部32D的远侧端面33处的玻璃涂层40中的形成。
为了对此更为详细地描述，在简单切割的状态下，上游侧直径减小部的上游端部在其远侧端面处具有尖角。因此，因为玻璃涂层在烧制期间收缩，可能在玻璃涂层中从这些拐角开始形成裂缝。当在玻璃涂层中形成裂缝时，会产生不绝缘的区域，并且因为短路，不太可能确保催化剂载体中的电流量。相反，在本示例性实施例中，因为上游侧直径减小部32的上游端部32D的远侧端面33形成为曲面状(加工成曲面倒角)，所以即便在上游端部32D的远侧端面33处的玻璃涂层40在烧制期间收缩时，也可抑制裂缝在玻璃涂层40中的形成。
玻璃涂层40的厚度可被设定为至少100μm且至多200μm。因此，因为玻璃涂层40具有合适的厚度，可抑制裂缝在上游侧直径减小部32的上游端部32D的远侧端面33处的玻璃涂层40中的形成。即，因为上游侧直径减小部32的上游端部32D的远侧端面33形成为曲面状(圆形表面形状)，所以玻璃涂层40的厚度可形成为基本均匀的厚度。例如，如果在上游侧直径减小部的上游端部处具有尖角，则玻璃涂层的厚度可在该拐角附近较薄。例如，如果玻璃涂层的厚度比100μm薄，则可能由于玻璃涂层在烧制期间的收缩会在上游端部的远侧端面附近的玻璃涂层中形成裂缝，除此之外，还不太可能确保满意的电绝缘。此外，如果玻璃涂层的厚度比200μm厚，则难以形成具有更均匀厚度的玻璃涂层。相反，在本示例性实施例中，因为玻璃涂层40的厚度被设定成至少100μm且至多200μm，所以玻璃涂层40的厚度可在上游侧直径减小部32的上游端部32D的远侧端面33处制成大致均匀。因此，可更加有效地抑制裂缝在玻璃涂层40中的形成。
图3示出了在根据本发明的第二示例性实施例的催化转化器装置中采用的壳体的上游侧直径减小部的上游端部的放大截面图。与上述第一示例性实施例中相同的结构部采用相同的附图标记，并且不再对其进行描述。
如图3中所示，上游侧直径减小部52用作壳体的内管。上游侧直径减小部52设置有曲面倒角部53A和53B，在侧视截面图中，位于上游侧直径减小部52的上游端部52A的远侧端面53的拐角部处的两个位置在曲面倒角部53A和53B处形成为曲面状(加工成曲面倒角，其还可被称作“曲面加工”)。即，在所述侧视截面图中，在切割状态下，上游侧直径减小部52的上游端部52A在图3中的上下两个位置处具有大致直角形的拐角。然而，因为拐角被加工成曲面状以形成曲面倒角部53A和53B，所以尖角会被移除。上游侧直径减小部52的板厚t例如被设定成1.4mm至1.9mm。在本示例性实施例中，上游端部52A的远侧端面53的在图3中的上下两个位置处的曲面倒角部53A和53B的曲率半径R(在图3中为R)被设定成约为0.5mm(2-R0.5)。该催化转化器装置的其他结构与第一示例性实施例相同。
在本示例性实施例中，在玻璃涂层材料已经被涂覆到在遍布上游侧直径减小部52的内边缘面和外边缘面的范围之后，通过烧制所述材料来形成玻璃涂层40。此时，因为在侧视截面图中，上游侧直径减小部52的上游端部52A的远侧端面53的两个位置形成为已经被加工成曲面状的曲面倒角部53A和53B，并且已经移除了远侧端面53的尖角，所以会抑制由于玻璃涂层40在烧制期间的收缩而从尖角开始的玻璃涂层40的裂缝。因此，可抑制裂缝在上游侧直径减小部52的上游端部52A的远侧端面53处的玻璃涂层40中的形成。
图4示出了在根据本发明的第三示例性实施例的催化转化器装置中所采用的壳体的上游侧直径减小部的上游端部的放大截面图。图5A至图5C图示了图4中所示的上游侧直径减小部的上游端部的制造过程。与上述第一示例性实施例中相同的结构部采用相同的附图标记，并且不再对其进行描述。
如图4中所示，上游侧直径减小部62用作壳体的内管。上游侧直径减小部62的上游端部62A的远侧端面63的拐角在斜线方向上被倒角加工(直线倒角加工)。然后，再将通过直线倒角加工形成的拐角形成为曲面状(曲面倒角加工)。更具体地，如图5A中所示，在侧视截面图中，上游侧直径减小部62的上游端部62A在简单切割状态下于远侧端面64处具有大致直角形状的拐角64A和64B。如图5B中所示，在侧视截面图中，位于远侧端面64的两个位置处的拐角64A和64B在斜线方向上被倒角加工(直线倒角加工)成大致平坦表面形状，以在这两个位置处形成直线倒角部66。在此，沿着垂直于上游侧直径减小部62的轴向的方向的每个直线倒角部66的长度D被设定成0.5mm(2-C0.5)。此时，由于直线倒角部66，所以在侧视截面中，上游端部62A的远侧端面64于四个位置处具有拐角66A、66B、66C和66D。
接着，如图5C中所示，在直线倒角部66的四个位置处的拐角66A、66B、66C和66D被加工成曲面状(曲面倒角加工，其还可被称作“曲面加工”)。因此，形成曲面倒角部63A、63B、63C和63D。因此，远侧端部63在上游端部62A处形成为具有平滑曲面状(参见图4)。在本示例性实施例中，曲面倒角部63A、63B、63C和63D被倒角加工使得每个曲率半径R约为0.5mm(4-R0.5)。这种催化转化器装置的其他结构与第一示例性实施例相同。
在本示例性实施例中，在玻璃涂层材料已经被涂覆到在遍布上游侧直径减小部62的外边缘面和内边缘面的范围之后，通过烧制所述材料形成玻璃涂层40。此时，上游侧直径减小部62的上游端部62A的远侧端面63通过在直线倒角加工之后的曲面倒角加工而形成为平滑曲面状。因此，上游侧直径减小部62的上游端部62A的远侧端面63的尖角得以移除。因此，抑制了由于玻璃涂层40在烧制期间的收缩而从尖角开始的玻璃涂层40的裂缝。由此，可抑制在上游侧直径减小部62的上游端部62A的远侧端面63处的玻璃涂层40中形成裂缝。
图6示出了针对根据上游侧直径减小部的上游端部的形状的玻璃涂层是否存在破裂(裂缝)的检查结果。
如图6中所示，第三比较实例图示了在上游侧直径减小部的上游端部处的两个位置进行了直线倒角加工(C0.5倒角)，但未进行曲面加工的实例。在第一实例中，上游侧直径减小部的上游端部处的两个位置处进行直线倒角加工(C0.5倒角)，并且对四个位置处的拐角进行曲面加工(R0.5)。正如能够从图6中看到的，在第三比较实例中，于上游侧直径减小部的上游端部处形成的玻璃涂层中发生了破裂。相反，在第一实例中，能够看出并未在上游侧直径减小部的上游端部处形成的玻璃涂层中发生破裂。
图7示出了上游侧直径减小部的上游端部的形状与最大张应力之间的关系曲线图。
在图7中，第一比较实例(BL)所处的状况是上游侧直径减小部的上游端部的远侧端面具有简单切割的块状的尖角。第二比较实例(C0.2)所处的状况是，在侧视截面图中，在上游侧直径减小部的上游端部的远侧端面的拐角处的两个位置进行直线倒角加工(C0.2倒角)。第三比较实例(C0.5)所处的状况是，在侧视截面图中，在上游侧直径减小部的上游端部的远侧端面的拐角处的两个位置处进行直线倒角加工(C0.5倒角)。第二实例(R0.5)所处的状况是，在侧视截面图中，在上游侧直径减小部的上游端部的远侧端面的拐角处的两个位置处进行曲面加工(曲面倒角加工)，使得曲率半径R为0.5mm。图7中的最大张应力(MPa)是由在上游侧直径减小部的上游端部冷却期间所产生的热应力的计算机数字分析所预测的结果。
正如能够从图7中看到的，在第二比较实例(R0.2)和第三比较实例(C0.5)中，因为在上游侧直径减小部的上游端部的远侧端面的拐角处的两个位置处进行了直线倒角加工，相较于在上游侧直径减小部的上游端部的远侧端面处具有尖角的第一比较实例(BL)的状况，最大张应力可减小约25％。在第二实例(R0.5)中，因为在上游侧直径减小部的上游端部的远侧端面的拐角的两个位置处进行曲面加工，使得曲率半径为0.5mm，所以相较于在上游侧直径减小部的上游端部的远侧端面处具有尖角的第一比较实例(BL)的状况，可将最大张应力减小50％或更多。因此，在催化转化器装置中，通过使上游侧直径减小部的上游端部的远侧端面的曲率半径R至少为0.5mm，可将最大张应力减小约50％或更多。因此，因为可减小在上游侧直径减小部的上游端部冷却期间所产生的热应力，所以可抑制在上游侧直径减小部的上游端部的远侧端面处形成的玻璃涂层中形成裂缝。
注意，上游侧直径减小部的上游端部的远侧端面的形状并不限于第一至第三示例性实施例，而是可修改为替代形状，只要其形成为曲面状。
在第一至第三示例性实施例中，图示了绝缘层设置在构造壳体的内管的上游侧直径减小部的上游端部的远侧端面处的实例，但是本发明并不被第一至第三示例性实施例限制。例如，还可应用本发明的情况是，绝缘层设置在布置在壳体内部的催化剂载体的下游侧并构造壳体的内管的下游侧直径部的轴向端部(下游端部)的远侧端面处。还可应用本发明的情况是绝缘层设置在上游侧直径减小部和下游侧直径减小部二者的远侧端面处。

Claims (4)

1.一种催化转化器装置，包括：
催化剂载体，其支撑用于清洁从内燃机排出的排气的催化剂，所述催化剂载体通过通电加热；
壳体，其形成为管状，所述催化剂载体容纳在所述壳体的内部并且所述壳体附接至排气管；
外管，其设置在所述壳体处，所述外管相对于所述催化剂载体至少布置在排气流方向的上游侧；
内管，其在所述壳体处设置于所述外管的内部，所述内管的轴向端部形成为锥形并且所述轴向端部的远侧端面形成为曲面状；以及
绝缘层，其至少设置在所述内管的内侧面和所述轴向端部处。
2.根据权利要求1所述的催化转化器装置，其中，如果所述轴向端部的所述远侧端面的曲率半径由R表示，则进行倒角加工使得R≥0.5mm。
3.根据权利要求1或2所述的催化转化器装置，其中，所述绝缘层的厚度被设定为至少100μm且至多200μm。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的催化转化器装置，其中，所述轴向端部是朝向所述排气流方向的所述上游侧布置的上游端部。
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