CN109098828A - 一种三元催化进气管及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三元催化进气管，包括连续弯管，所述连续弯管是由两段弯管组成的一体式结构，该连续弯管的一端为进气口，另一端为出气口，所述进气口为喇叭口，所述出气口端设有D型口。本发明的连续弯管成本比现有的分段弯管低，同时性能优于现有分段弯管的性能。另外，本发明还提供一种三元催化进气管的制造方法。

Description

一种三元催化进气管及其制造方法

技术领域

本发明涉及汽车排气系统技术领域，更具体的说，涉及一种三元催化进气管及其制造方法。

背景技术

汽车排气管道用来排放发动机工作所排出的废气，同时降低噪音和减少废气污染。排气管上的三元催化进气管为弯管结构，其与催化器连接。该进气管有两道弯管，弯管半径小，且连接两个弯之间的直线段短，对于此类弯管件，由于弯管工艺技术基本无法实现，该产品的设计者通常通过分段弯管，然后再通过焊接的方式来处理，如图1所示，为本公司现有三元催化进气管的结构示意图，包括分段弯管Ia和分段弯管IIb，这两段弯管分别进行折弯后，中间采用焊接连接。

现有专利文献中，对于弯管半径小于一个直径，同时含有多道弯，且两个弯之间的直线段较短的产品，多数也是采用分段焊接的方式。如中国专利申请号：2017213099508，申请日：2017年09月30日，发明创造名称为：一种前催化器总成，该申请案包括前法兰板和进气管，其中所述进气管则是采用两个半壳焊接而成。

然而，采用分段焊接的设计会使管道内气流不畅而引起新的技术问题，同时还需要增加生产成本。

中国专利申请号：2017105969937，申请日：2017年07月20日，发明创造名称为：一体式汽车排气管的制造方法，该申请案公开了一种一体式汽车排气管的制造方法，包括：裁剪钢板，裁剪出第一管片和第二管片；将第一管片弯折呈U型，将第二管片弯折呈U型；将第一管片和第二管片围成排气管，焊接第一管片和第二管片相接的边缘；将第一管片和第二管片相接边缘焊接产生的焊缝进行压平。由此看出，焊缝处经过压平处理，使两者合成一体，其实际上仍然采用焊接的方式进行处理。

发明内容

发明要解决的技术问题

本发明的目的在于克服现有技术中由于小直径弯管产品采用分段焊接的方式，导致产品质量不良或成本升高的不足，提供了一种三元催化进气管，采用本发明的技术方案，能够控制生产成本，提高产品质量。

本发明的另一个目的，是提供一种三元催化进气管的制造方法。

2.技术方案

为达到本发明第一个目的，本发明提供的技术方案为：一种三元催化进气管，其特征在于：包括连续弯管，所述连续弯管是由两段弯管组成的一体式结构，该连续弯管的一端为进气口，另一端为出气口，所述进气口为喇叭口，所述出气口端设有D型口。

作为本发明更进一步的改进，沿进气口至出气口的方向，所述两个弯管的弯角分别为21.76°±1°和74.62°±1°。

作为本发明更进一步的改进，所述连续弯管上设有氧传感器孔。

为达到本发明第二个目的，本发明提供的技术方案为：一种三元催化进气管的制造方法，包括如下步骤：

1）带锯床下料，采用不锈钢439材料，规格直径为65*2.0；

2）将不锈钢管件套到芯棒上，使不锈钢管件处于整体弯模的上模腔处，整体弯模、导向板和夹模合模后，进行第一道工序的弯管；

3）开模，模具上移，使不锈钢管件位于整体弯模的下模腔处，整体弯模、导向板和异形夹模合模后，进行第二道工序的弯管；

4）开模取出管件；

5）粗切两端；

6）出气口端冲缺口，避免D型口拐角处出现叠料现象；

7）进气口端扩喇叭口、出气口端压D型口；

8）精切两端；

9）冲氧传感器孔；

10）检验；

11）表面抛丸处理；

12）入库装箱。

作为本发明更进一步的改进，所述异形夹模与管件接触部分的形状与第一道工序弯管后的管件形状一致。

有益效果

采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

（1）本发明的一种三元催化进气管及其制造方法，由于分段弯管的焊接接头处口径变化，使得有接头的分段弯管在管道尾部出现涡流，增加了入口处压力，因此本发明提供的无接头的连续弯管不论在流线分布还是所受背压状况都较有焊接头的分段弯管要好。

（2）本发明的一种三元催化进气管及其制造方法，从NVH角度，管道内涡流容易对管道产生脉动辐射噪声，从传热学角度，管道内涡流容易造成热量停滞，对管道散热不利，从疲劳强度角度，焊接处容易出现疲劳问题。综合各方面的性能对比，本发明提供的连续弯管产品性能优于现有分段弯管产品。

（3）本发明的一种三元催化进气管及其制造方法，从成本上考虑，分段弯管在生产上，需要开两套弯管模，匹配两套弯管机进行生产，另外，两段弯管的原材料相对于一体式连续弯管，其用量更大，产生的废料更多，成本增加，而连续弯管只需要一套弯管模。配合一套弯管机，原材料整取整用，其成本明显低于分段弯管。

附图说明

图1为本发明中现有进气管的统结构示意图；

图2为本发明中一种三元催化进气管的结构示意图；

图3为第一工序弯管的成型方法示意图；

图4为第一工序弯管的成型方法示意图；

图5为第二工序弯管的成型方法示意图；

图6为第二工序弯管的成型方法示意图；

图7为两道弯管的弯管角度示意图；

图8为出气口端冲缺口的成型方法示意图；

图9为扩喇叭口和压D型口的成型方法示意图；

图10为异形夹模的结构示意图；

图11为两种管道流动状态对比图；

图12为两种管道压力分布对比图。

示意图中的标号说明：

a、分段弯管I；b、分段弯管II；c、焊接接头。

1、连续弯管；11、进气口；12、出气口；110、氧传感器孔；120、D型口；3、夹模；4、管件；5、整体弯模；51、上模腔；52、下模腔；6、防皱板；7、芯棒；8、导向板；9、中心线；10、异形夹模；11、接触部。

1a、凹模；1b、凸模；1c、上模；1d、第二堵头；1e、下模；1f、第一堵头。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

（下面结合实施例对本发明作进一步的描述。）

实施例1

图1所示为本公司生产的一种三元催化进气管的结构示意图，包括分段弯管Ia和分段弯管IIb，两段弯管的直径较小，连接两段弯管的直线段比较短，生产的时候，一般采用两套模具对管件进行折弯，形成两段弯管，这两段弯管再通过焊接连接，连接处形成焊接接头c，这种生产方式，需要两套模具，同时配备两套设备，原材料的使用量增加，资源浪费，造成生产成本增高，另外分段焊接会造成管道内气流不畅，对产品质量带来影响。

因此，本发明人为减少焊接接头的不良影响，进一步保证产品质量，研制了本发明提供的一种三元催化进气管，该进气管为一连续弯管1，所述连续弯管1是由两段弯管组成的一体式结构，实则是将分段式弯管改进为连续的一体式弯管，请参照图2，该连续弯管的一端为进气口11，另一端为出气口12，所述进气口11为喇叭口，所述出气口12端设有D型口120，所述连续弯管1上还设有氧传感器孔110，沿进气口11至出气口12的方向，所述两段弯管的弯角分别为21.76°±1°和74.62°±1°。

生产上述三元催化进气管的制造方法，包括如下步骤：

1）带锯床下料，采用不锈钢439材料，规格直径为65*2.0；

2）参照图3，首先将不锈钢管件4套到芯棒7上，使不锈钢管件4处于整体弯模5的上模腔51处，芯棒7用来支撑不锈钢管件4，防皱板6放于指定的位置，防止管件4起皱，然后整体弯模5、导向板8和夹模3合模，按照中心线9进行第一道工序的弯管，参照图4；

3）开模，为了避免管件4旋转角度受到干涉，将模具整体上移，使不锈钢管件4位于整体弯模5的下模腔52处，防皱板6放于指定的位置，防止管件起皱，然后整体弯模5、导向板8和异形夹模10合模后，按照中心线9进行第二道工序的弯管，参照图5-6。本步骤中，所述异形夹模10与管件4接触部分的形状与第一道工序弯管后的管件形状一致，由于第一道弯管和第二道弯管之间的直线段较短，本实施例中直线段长度约为34mm，在进行第二道弯管的时候，该较短的直线段的夹持力不足，因此，增加异形夹模10用来支撑该直线段和第一道弯管的弯角，防止变形。参照图10，为本实施例提供的其中一种异形夹模10的形状，其中，所述异形夹模10与管件4接触的部分定义为接触部11，该接触部11的形状与第一道工序弯管后的管件形状一致，起到支撑和夹持的作用。

4）开模取出管件4，参照图7；

5）粗切两端；

6）出气口端冲缺口：参照图8，利用凹模1a、凸模1b在管件4的出气口端冲缺口，避免后续压D型口时拐角处出现叠料现象，缺口部分会在精切工序中切除；

7）进气口端扩喇叭口、出气口端压D型口：参照图9，将管件4放入下模1e的模腔内，第一堵头1f从管件4出气口端进入管件4，起到支撑管件4的作用，上模1c和下模1e合模成型D型口120，第二堵头1d在进气口端运动成型喇叭口；

8）精切两端；

9）冲氧传感器孔110；

10）检验；

11）表面抛丸处理；

12）入库装箱。

参照图7，上述第一道工序的弯管，弯角度数为d，则d=21.76°±1°，第二道工序的弯管，弯角度数为e，则e=74.62°±1°，两段弯管之间的直线段长度为f，本实施例中f约为34mm。

发明人对有焊接接头的分段弯管和无焊接接头的连续弯管分别作了对比实验，用来证明本发明提供的连续弯管的性能优于分段弯管，实验从管道背压和管道流线分布合理性两方面进行对比说明，现对实验过程说明如下：

前提保证管道入口与出口边界设置相同，入口：质量流量入口——0.1Kg/s，出口：压力出口，压力为零，本实验旨在对比两种方案管道的压力分布与流线分布合理性，不考虑温度场。

1、管道流动状态结果对比，理论计算结果请参照图11，从气体流线图可以 看出，对比没有接头的连续弯管，有接头的分段弯管在尾部存在涡流，容易造成 管道背压增大，而且从传热学考虑，该处容易产生热量停滞，对散热不利。

2、管道压力分布结果对比，理论计算结果请参照图12，从结果来看，对比 两种管道的压力分布，以及入口处的表面的总压，得知无接头的连续弯管的背压 较小。

通过上述CFD稳态分析，可得出结论，由于接头处口径变化，使得有接头的分段弯管在管道尾部出现涡流，增加了入口处压力，因此无接头的连续弯管不论在流线分布还是所受背压状况都较有焊接头的分段弯管要好。从NVH角度，管道内涡流容易对管道产生脉动辐射噪声，从传热学角度，管道内涡流容易造成热量停滞，对管道散热不利，从疲劳强度角度，焊接处容易出现疲劳问题。

从成本上考虑，分段弯管在生产上，需要开两套弯管模，匹配两套弯管机进行生产，另外，两段弯管的原材料相对于一体式连续弯管，其用量更大，产生的废料更多，成本增加。

基于上述，本发明提供的一种三元催化进气管及其制造方法，不管从成本考虑，还是从管道的散热情况、寿命等方面考虑，都优于现有的有焊接接头的分段管道。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种三元催化进气管，其特征在于：包括连续弯管（1），所述连续弯管（1）是由两段弯管组成的一体式结构，该连续弯管（1）的一端为进气口（11），另一端为出气口（12），所述进气口（11）为喇叭口，所述出气口（12）端设有D型口（120）。

2.根据权利要求1所述的一种三元催化进气管，其特征在于：沿进气口（11）至出气口（12）的方向，所述两个弯管的弯角分别为21.76°±1°和74.62°±1°。

3.根据权利要求1或2所述的一种三元催化进气管，其特征在于：所述连续弯管（1）上设有氧传感器孔（110）。

4.一种如权利要求1所述的三元催化进气管的制造方法，其特征在于：包括如下步骤：

1）带锯床下料，采用不锈钢439材料，规格直径为65*2.0；

2）将不锈钢管件（4）套到芯棒（7）上，使不锈钢管件（4）处于整体弯模（5）的上模腔（51）处，整体弯模（5）、导向板（8）和夹模（3）合模后，进行第一道工序的弯管；

3）开模，模具上移，使不锈钢管件（4）位于整体弯模（5）的下模腔（52）处，整体弯模（5）、导向板（8）和异形夹模（10）合模后，进行第二道工序的弯管；

4）开模取出管件（4）；

5）粗切两端；

6）出气口端冲缺口，避免D型口（120）拐角处出现叠料现象；

7）进气口端扩喇叭口、出气口端压D型口（120）；

8）精切两端；

9）冲氧传感器孔（110）；

10）检验；

11）表面抛丸处理；

12）入库装箱。

5.根据权利要求4所述的一种三元催化进气管的制造方法，其特征在于：所述异形夹模（10）与管件（4）接触部分的形状与第一道工序弯管后的管件（4）形状一致。