CN110617131B - 催化转化器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有优异保持力的催化转化器。催化转化器在筒状的罩壳内配设有第一催化剂载体及第二催化剂载体，在第一催化剂载体及第二催化剂载体与罩壳之间，以包围第一催化剂载体及第二催化剂载体的外周的方式设有保持构件，在第一催化剂载体与第二催化剂载体之间，经由焊接于罩壳的外侧面的安装凸台而配设有空燃比传感器，且催化转化器的外径的大小在罩壳的废气流路方向上形成得大致均匀，罩壳、与分别配置于罩壳的废气流路方向的上游及下游的配管通过全周焊接而分别彼此固着，在罩壳的废气流路方向正面观看时的罩壳的外周，将焊接安装凸台的位置设为0°时，全周焊接各自的始末点设于345°至15°的位置。

Description

催化转化器

技术领域

本发明涉及一种催化转化器(catalytic converter)。

背景技术

在发动机(engine)的废气流路中，设有将废气所含的HC、CO及NOx等气体成分净化，或将废气中的粒子状物质(以下也称为“PM”)捕集而净化的催化转化器。所述催化转化器通过将具有净化废气的功能的柱状催化剂载体收容在成为废气流路的一部分的管状罩壳(housing)内而构成。

此外，催化转化器中，为了控制发动机中的空燃比，而导入有测定废气中的氧浓度的空燃比传感器。例如，所述空燃比传感器的导入是通过将空燃比传感器安装凸台以贯穿催化转化器的罩壳的状态焊接而进行(例如参照专利文献1)。

所述专利文献1中公开了下述结构，即：在将两个催化剂载体收容于管状罩壳的内部的双头转化器中，使罩壳在所述两个催化剂载体的中间位置缩径，在其缩径筒部形成局部平面，在此平面部中导入空燃比传感器安装凸台。所述催化转化器中，在形成缩径部(MID成形)后从两侧插入催化剂载体，进而再一次将总体缩径(缩颈(canning))，由此对罩壳赋予保持力。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2012-117443号公报

发明内容

发明所要解决的问题

但是，所述专利文献1的结构中，担心由多次实施缩径工序所致的生产的长时间化、或因对缩径部反复施加应力而容易产生裂痕。

此外，空燃比传感器安装凸台向罩壳的导入通常是通过缩颈后焊接于罩壳的安装部而进行。此时，在周围的焊接热影响部产生由热膨胀收缩引起的应变，因而罩壳从内部所保持的催化剂载体浮起，支撑催化剂载体的面压降低，结果其保持力降低。

本发明是鉴于所述情况而成，其目的在于提供一种催化转化器，其为并无MID成形工序的双头催化转化器，其中通过适当设定罩壳与上下游配管的焊接位置，而利用罩壳与上下游配管的嵌合或对接焊接时的应变来抵消焊接时的热影响部的应变，从而具有优异的保持力。

解决问题的技术手段

(1)本发明提供一种催化转化器(例如，后述的催化转化器1)，包括：在筒状的罩壳内(例如，后述的罩壳4)配设的第一催化剂载体(例如，后述的蜂窝载体2a)及第二催化剂载体(例如，后述的蜂窝载体2b)，在所述第一催化剂载体及所述第二催化剂载体与所述罩壳之间，以包围所述第一催化剂载体及所述第二催化剂载体的外周的方式设置的保持构件(例如，后述的衬垫3)；以及在所述第一催化剂载体与所述第二催化剂载体之间，经由焊接于所述罩壳的外侧面的安装凸台(例如，后述的安装凸台6)而配设的空燃比传感器(例如，后述的空燃比传感器7)。所述催化转化器的外径的大小在所述罩壳的废气流路方向(例如，后述的废气流路方向1a)上形成得大致均匀，所述罩壳、与分别配置于所述罩壳的废气流路方向的上游及下游的配管通过全周焊接而分别彼此固着，在所述罩壳的废气流路方向正面观看时的所述罩壳的外周，将焊接所述安装凸台的位置设为0°时，所述全周焊接各自的始末点设于345°至15°的位置。

(2)(1)的发明中，也可在所述罩壳的废气流路方向正面观看时的所述罩壳的外周，将焊接所述安装凸台的位置设为0°时，所述保持构件的两端相向的合口部(例如，后述的合口部31)设于15°至105°或255°至345°的位置。

发明的效果

根据(1)的发明，将全周焊接的始末点附近的应变、与因焊接凸台安装部而产生的壳体端部的扩张抵消。因而罩壳的浮起变小，保持力提高。因此，根据(1)的发明，能提供一种具有比以前更优异的保持力的催化转化器。

根据(2)的发明，通过使衬垫合口部位于紧邻全周焊接终点前之处的膨胀应变部位，而实现面压的均匀化。因此，可进一步抑制面压的降低，保持力进一步提高。因此，根据(2)的发明，能提供一种具有更优异的保持力的催化转化器。

附图说明

图1是表示本发明的一实施方式的催化转化器的图。

图2是表示所述实施方式的催化转化器的罩壳的内部结构的截面图。

图3是所述实施方式的催化转化器的罩壳的废气流路方向正面视图。

图4(a)及图4(b)是表示所述实施方式的催化转化器的罩壳的侧面观看的、膨胀部的分布的展开图。

符号的说明

1：催化转化器

1a：废气流路方向

2a、2b：蜂窝载体

3：衬垫

3a：合口部

4：罩壳

4a、4b：膨胀部

5：孔部

6：空燃比传感器安装凸台

7：空燃比传感器

8：焊接始末点

9：上游配管

10：下游配管

具体实施方式

以下，一方面参照附图一方面对本发明的一实施方式进行详细说明。

图1是本发明的一实施方式的催化转化器1的总体图。催化转化器1配置于未图示的发动机的废气通路上，在废气净化催化剂的作用下将从所述发动机排出的废气净化。更具体而言，例如催化转化器1在发动机的废气通路中被称为发动机正下方的区间内(例如，收纳发动机的发动机室内的区间内)，以车辆的搭载姿势而纵向设置，即以所述废气流路方向1a与铅垂方向大致平行的方式设置。

此处，所谓的废气流路方向1a为后述的筒状的罩壳4的中心轴方向。即，所述废气流路方向1a意指罩壳4中的废气流路方向(废气的流动方向)。

催化转化器1包括圆柱状的蜂窝载体2a、2b，卷绕在所述蜂窝载体2a、2b上的带状的衬垫3及收容卷绕有衬垫3的蜂窝载体2a、2b的管状的罩壳4。

蜂窝载体2a、2b为包括从流入侧端部沿着废气流路方向1a延伸至流出侧端部的多个单元、及划分形成这些单元的隔离壁的圆柱状，且为在各单元的两端部未设置封口的流通(flow through)型的蜂窝结构体。隔离壁上担载有废气净化催化剂。从流入侧端部流入各单元内的废气在各单元内沿着废气流路方向1a流动的过程中，在废气净化催化剂的作用下被净化。

衬垫3为带状，是包含纤维材料、及将纤维材料彼此连接的无机粘合剂所构成。关于纤维材料，可使用氧化铝纤维、莫来石(mullite)纤维、二氧化硅纤维、氧化铝二氧化硅纤维、陶瓷玻璃纤维等具有耐热性的无机纤维。另外，关于无机粘合剂，例如可使用包含氧化铝粒子的无机粘合剂。衬垫3沿着圆柱状的蜂窝载体2a、2b的外周面而卷绕。在卷绕后，合口部3a、即衬垫端部附近的面压上升，因而通过将其设定于与膨胀部(紧邻全周焊接终点前的膨胀)4b对应的位置，能填补由膨胀所致的面压降低，提高保持力。

图2是表示本实施方式的催化转化器1的罩壳4的内部结构的截面图。罩壳4为筒状，外径的大小在废气流路方向上形成得大致均匀，将如上文所述那样卷绕有衬垫3的蜂窝载体2a、2b收容于其内部。罩壳4保持卷绕有衬垫3的两个蜂窝载体2a、2b，在其中间位置具有空燃比传感器安装凸台安装用的孔部5。即，两个蜂窝载体2a、2b维持规定间隔而保持于罩壳4，在两者间具有供空燃比传感器7插入的空间。

另外，在将蜂窝载体2a、2b插入罩壳4内的时刻，虽然罩壳4的内径稍大于卷绕于蜂窝载体2a、2b的状态下的衬垫3的外径，但是通过在蜂窝载体2a、2b的插入后进行罩壳4的缩径加工，而在罩壳4内保持蜂窝载体2a、2b。详细而言，利用经缩径的罩壳4将衬垫3从外周方向压缩，由衬垫3产生的面压作用于蜂窝载体2a、2b的外周面，由此将蜂窝载体2a、2b保持于罩壳4的内部的规定位置。

孔部5是设于罩壳4的外周侧面的孔部，空燃比传感器7通过所述孔部而插入催化转化器1内。通过焊接，将空燃比传感器安装凸台6作为用于向罩壳4内导入空燃比传感器7的夹具而接合于孔部5。

空燃比传感器安装凸台6为用于向罩壳4内插入空燃比传感器7的夹具。空燃比传感器安装凸台6的形状并无特别限定，只要具备空燃比传感器安装凸台6嵌合于孔部5的大小的圆筒形状的部位，则能容易地进行焊接，因而优选。

空燃比传感器7是侦测而测定废气中的空燃比的传感器。空燃比传感器7因废气中的碳烟的堆积或劣化等而容易需要维护及更换。因此，对于空燃比传感器安装凸台6与空燃比传感器7，优选进行彼此嵌合的攻丝加工，可简便地卸除空燃比传感器7。

图3是本实施方式的催化转化器1的罩壳4的废气流路方向1a正面视图。

催化转化器1在废气系统中与上下游的配管连接，其连接部在圆筒的全周嵌合或对接焊接。此处，在从催化转化器1的废气流路方向正面观看，将焊接所述安装凸台的位置设为0°时，各全周焊接的始末点设于345°(-15°)至15°的位置。由此，能通过在全周焊接的始末点使焊接热影响部收缩，而抵消焊接安装凸台时产生的膨胀部4a的膨胀，缓和由罩壳的浮起所致的面压降低。

进而，本发明的催化转化器1优选在废气流路方向1a正面观看时的所述罩壳的外周，将焊接所述安装凸台的位置设为0°时，衬垫3的两端相向的合口部3a位于15°至105°或255°(-105°)至345°(-15°)。由此，通过使面压变高的衬垫合口部3a位于紧邻全周焊接终点前之处的膨胀应变部位4b，而填补面压的降低，保持力提高。

接下来，对本实施方式的催化转化器1的制造方法进行简单说明。

在圆筒状的罩壳4中插入外周卷绕有衬垫3的两个蜂窝载体2a、2b，分别保持于规定的位置。此时，两个蜂窝载体2a、2b之间，存在能插入空燃比传感器的空间。在罩壳4中预先形成有空燃比传感器安装凸台安装用的孔部5，以孔部5位于两个蜂窝载体2a、2b的中间位置的方式来决定保持位置。

对于保持有两个蜂窝载体2a、2b的圆筒状的罩壳4总体，从外侧利用专用的压机在圆筒的半径方向上压缩而使其缩径。由此，罩壳4中衬垫3被压缩，对两个蜂窝载体2a、2b施加来自衬垫3的面压，由此对罩壳4赋予保持力。

图4(a)及图4(b)是表示本实施方式的催化转化器1的罩壳4的侧面观看时的、膨胀部的分布的展开图。图4(a)及图4(b)中，图4(a)表示废气流路方向1a正面观看时的圆筒状的罩壳4，圆周围的编号与圆筒侧面的四个方向对应。而且，图4(b)中记载的四个长方形是从与所述编号对应的侧面方向观看的侧面视图。另外，各侧面视图的图中的上方向与图4(a)所示的圆筒的纸面近前方向对应。

本实施方式中，通过焊接将空燃比传感器安装凸台6安装于经缩径加工的罩壳4的孔部5。在焊接时，由于空燃比传感器安装凸台6的焊接热影响，在罩壳4外周端部的所述安装凸台安装侧方向上，产生向外侧方向鼓起那样的应变(图4(b)所示的膨胀部4a)。

本实施方式中，面压的测定是使用触觉传感器(tactile sensor)来进行。通过在蜂窝载体2a、2b上卷绕触觉传感器，然后卷绕衬垫3并进行缩颈，而可测定面压。

而且，本实施方式中，将焊接有安装凸台的罩壳4连接于废气系统中的上下游的配管。所述连接是通过将罩壳4与配管全周嵌合或对接焊接而进行。此时，由于为全周焊接，因而起点与终点成为大致相同的位置。将此点设为焊接始末点8。已知若进行嵌合或对接焊接，则尤其在焊接起点周边，在焊接施工后随着时间经过而焊接热影响部冷却，结果母材比焊接前更为收缩。因此，通过适当设定焊接始末点8，能抵消凸台焊接时产生的焊接热影响部的膨胀，能缓和膨胀部4a的所述面压的降低。

另一方面，伴随全周焊接，沿着焊接方向8a而母材薄化，结果在紧邻全周焊接终点前的部分，产生向外侧方向鼓起那样的应变。通过将面压上升的衬垫合口部3a的位置适当设定于所述应变部位4b，能缓和面压的降低，提高保持力。

若将以上说明的本实施方式的催化转化器的效果汇总，则如以下说明那样。

本实施方式的催化转化器1包括两个圆柱状的蜂窝载体2a、2b、分别卷绕在所述两个蜂窝载体2a、2b上的带状的衬垫3、及收容卷绕有衬垫3的两个蜂窝载体2a、2b的管状的罩壳4。对于罩壳4，在收容于内部的两个蜂窝载体的中间位置的管壁上焊接空燃比传感器安装凸台6，进而经由所述空燃比传感器安装凸台6而安装空燃比传感器7。

催化转化器1与废气系统中的上下游的配管连接，其连接部是对全周实施嵌合或对接焊接。在从催化转化器1的废气流路方向1a正面观看，将焊接所述安装凸台的位置设为0°时，所述各全周焊接的焊接始末点8设于345°(-15°)至15°的位置。

由此，利用与上下游的配管的嵌合或对接焊接时的始末点附近的收缩作用，将在罩壳4的圆筒端部产生的焊接空燃比传感器安装凸台6时的膨胀缓和。因此，在膨胀部4a能抑制衬垫3对蜂窝载体2a、2b施加的面压的降低，罩壳4中的蜂窝载体2a、2b的保持力提高。

而且，催化转化器1中，在从废气流路方向1a正面观看时的罩壳4的外周，将焊接所述安装凸台的位置设为0°时，衬垫3的两端相向的合口部3a位于15°至105°或255°(-105°)至345°(-15°)的范围。

由此，通过使面压容易增加的衬垫合口部位于紧邻全周焊接终点前的在焊接时膨胀的部分，而可实现面压的均匀化，保持力进一步提高。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明不限定于此。也可在本发明的主旨的范围内适当变更细节部分的结构。

Claims (2)

1.一种催化转化器，包括：

在筒状的罩壳内配设的第一催化剂载体及第二催化剂载体；

在所述第一催化剂载体及所述第二催化剂载体与所述罩壳之间，以包围所述第一催化剂载体及所述第二催化剂载体的外周的方式设置的保持构件；以及

在所述第一催化剂载体与所述第二催化剂载体之间，经由焊接于所述罩壳的外侧面的安装凸台而配设的空燃比传感器，

所述催化转化器的特征在于，

所述催化转化器的外径的大小在所述罩壳的废气流路方向上形成得大致均匀，

所述罩壳、与分别配置于所述罩壳的废气流路方向的上游及下游的配管通过全周焊接而分别彼此固着，

在所述罩壳的废气流路方向正面观看时的所述罩壳的外周，将焊接所述安装凸台的位置设为0°时，所述全周焊接各自的始末点设于345°至15°的位置。

2.根据权利要求1所述的催化转化器，其特征在于，在所述罩壳的废气流路方向正面观看时的所述罩壳的外周，将焊接所述安装凸台的位置设为0°时，所述保持构件的两端相向的合口部设于15°至105°或255°至345°的位置。

Images