CN112922703A - 用于车辆的催化转化器 - Google Patents

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CN112922703A CN202010657666.XA CN202010657666A CN112922703A CN 112922703 A CN112922703 A CN 112922703A CN 202010657666 A CN202010657666 A CN 202010657666A CN 112922703 A CN112922703 A CN 112922703A
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Abstract

本申请公开了一种用于车辆的催化转化器。一种用于车辆的催化转化器包括：入口锥体部分，连接到涡轮增压器的排气侧；转化器壳体，连接到入口锥体部分并形成排气流动通道；至少一个催化剂元件，安装在转化器壳体的排气流动通道中；以及销构件，对应于催化剂元件的前端表面安装在入口锥体部分内部。

Description

用于车辆的催化转化器
技术领域
本公开涉及一种用于车辆的排气系统。更具体地，本公开涉及一种用于净化从发动机排放的排气的用于车辆的催化转化器。
背景技术
本部分的陈述仅提供与本公开有关的背景信息并且可不构成现有技术。
通常，从车辆的涡轮增压发动机排出的排气通过催化转化器的化学反应来净化。在涡轮增压发动机中，涡轮增压器的排气侧通过锥形的排气连接单元连接到催化转化器。排气连接单元用于将排气引导至催化转化器的前端表面。
为了应对最近收紧的排放法规，期望改善催化转化器的净化效率。作为改善催化转化器的净化效率的一种方法，存在一种增加催化剂的体积或改善排气流量相对于催化剂的前表面的均匀性的方法。
对于最近开发的催化转化器，催化剂的体积趋于增加，并且当催化剂的体积在有限的包装空间内增加时，用于确保排气流量均匀性的排气连接单元的形状的实现受到限制。
此外，对于直接安装在涡轮增压器的排气侧上的紧密耦接式催化转化器，我们已经发现催化剂的前端处的排气流速均匀性是不均匀的，因此，排气流集中到一侧，从而使背压劣化。
该背景技术部分中公开的上述信息仅用于增强对本公开的背景的理解，并且因此可包含不构成该国的本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
本公开的示例性形式用于改善排气的流量相对于催化剂的前表面的均匀性，并且用于提供一种用于车辆的催化转化器，其可改善由于流量分布引起的背压。
在本公开的一种形式中，一种用于车辆的催化转化器包括：入口锥体部分，连接到涡轮增压器的排气侧；转化器壳体，连接到入口锥体部分并形成排气流动通道；至少一个催化剂元件，安装在转化器壳体的排气流动通道中；以及销构件，安装在入口锥体部分内部。
在本公开的一种形式中，入口锥体部分可形成圆形入口端。
在本公开的另一示例性形式中，入口锥体部分可设置有插入孔，销构件穿过该插入孔朝向入口端的中心插入。
在本公开的一些形式中，入口锥体部分可包括用于紧固插入到插入孔中的销构件的紧固凸台。
在本公开的一些形式中，销构件可包括紧固到紧固凸台的头部以及与头部一体形成的销柄部。
在本公开的一些形式中，涡轮增压器构造成在涡轮增压器的排气侧上产生排气的涡旋流，并且该涡旋流构造成导致入口锥体部分内的排气流量分布的差异，当销构件未附接到入口锥体部分时，具有低流速均匀性的第一区域形成在入口锥体部分中的流动中心周围，并且具有高流速均匀性的第二区域形成在入口锥体部分中的第一区域的外部，并且销构件可安装在入口锥体部分内部，以垂直于第二区域中的排气的流动方向。
在本公开的一些形式中，销构件可沿着垂直于排气的流动方向的方向以矩形横截面形状设置。
在本公开的另一形式中，销构件的长度可等于第一区域的半径。
此外，在本公开的示例性形式中，销构件的厚度可等于第二区域中的排气流的厚度。
根据本公开的示例性形式，由于销构件安装在入口锥体部分上，所以催化剂的前端处的排气流均匀性和背压可通过流速集中的区域内的流速分布来改善。
另外，由于本公开的形式获得或预测的效果将在本公开的形式的详细描述中直接或间接地公开。即，根据本公开的形式所预测的各种效果将在稍后描述的详细描述中公开。
根据本文中提供的描述，其他应用领域将变得显而易见。应理解的是，描述和具体示例仅旨在用于说明的目的，而并非旨在限制本公开的范围。
附图说明
为了使本公开能很好地理解，现在将参考附图描述通过示例的方式给出的本公开的各种形式，其中：
图1是示出根据本公开的示例性形式的用于车辆的催化转化器的分解透视图；
图2是示出根据本公开的示例性形式的用于车辆的催化转化器的组合透视图；
图3是示出根据本公开的示例性形式的用于车辆的催化转化器的前构造图；
图4是示意性地示出了根据涡轮增压器涡流的流量分布的视图，以用于解释应用于根据本公开示例性形式的用于车辆的催化转化器的销构件的构造；
图5A和图5B是分别示出应用于根据本公开的示例性形式的用于车辆的催化转化器的销构件的构造的视图；以及
图6是用于解释根据本公开的示例性形式的用于车辆的催化转化器的作用的表格。
本文所描述的附图仅用于说明的目的，而并非在以任何方式限制本公开的范围。
具体实施方式
以下描述本质上仅是示例性的，而并非旨在限制本公开、应用或用途。应当理解，在所有附图中，相应的参考数字表示相同或相应的部分和特征。
下文将参考示出本公开的示例性形式的附图更完整地描述本公开。本领域技术人员将认识到，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，所公开的全部内容能以各种不同方式修改。
未示出与示例性形式的描述无关的部分，以使描述清楚，并且在整个说明书中，相同的参考数字表示相同的元件。
此外，为了便于描述，选择性地设置附图中示出的构造的尺寸和厚度，使得本公开不限于附图中所示的那些，并且厚度被放大，以使得一些部分和区域清楚。
在以下描述中，对于相同关系的部件，为了区分它们，因此将部件的名称划分为第一、第二等，并且部件并非限制于以下描述的顺序。
在整个说明书中，除非明确相反地描述，否则词语“包括”和诸如“包含”或“含有”的变型将被理解为暗示包括所述的元件，但不排除任何其它元件。
进一步地，本文所使用的术语“……单元”，“……机构”，“……部分”，“……构件”等意指包含执行至少一个或多个功能或操作的部件的单元。
图1是示出根据本公开的示例性形式的用于车辆的催化转化器的分解透视图，图2是图1的组合透视图，并且图3是图2的前构造图。
参考图1至图3，用于车辆的催化转化器100可应用于涡轮增压发动机车辆的排气系统。
例如，排气系统包括发动机(未示出)、涡轮增压器1、本公开的一种形式的催化转化器100(例如，预热催化转化器)以及消声器3。
在此，根据本公开的示例性形式的催化转化器100可构造为直接安装在涡轮增压器1的排气侧上的紧密耦接式。
在上述排气系统中从发动机排出的排气通过排气歧管流入涡轮增压器1中，从涡轮增压器1的排气侧(涡轮侧)排出，并进入催化转化器100。催化转化器100净化排气中的有害物质并将净化的排气排放至消声器3。
由于涡轮增压器1的构造和功能是本领域中已知的公知技术，因此本文将省略其构造和功能的详细描述。
在下文中，当将催化转化器100的安装位置用作参考时(基于附图)，向上的部分(上部、上端、上表面和上端部)将定义为前端/前端部，并且向下的部分(下部、下端、下表面和下端部)将定义为后端/后端部。
然而，如上所述的方向的定义是相对含义，并且由于该方向可根据催化转化器100的参考位置变化，因此前述参考方向不必限于本公开的参考方向。
此外，在下文中，“端(一侧/一个侧端、另一侧/另一侧端、前端或后端)”可定义为包括该端部的任一端和某一部分(一个侧部/一个侧端部、另一侧/另一侧端部、前端部或后端部)。
根据本公开的示例性形式的用于车辆的催化转化器100可改善排气的流量相对于催化剂的前表面的均匀性，并由能够改善由于流量的分布而产生的背压的结构制成。
在一种形式中，车辆催化转化器100包括入口锥体部分10、转化器壳体30、催化剂元件50和销构件70。
在本公开的示例性形式中，入口锥体部分10设置为直接连接到涡轮增压器1的排气侧的排气连接单元。入口锥体部分10允许从涡轮增压器1的排气侧排出的排气流动。
入口锥体部分10形成对应于涡轮增压器1的具有圆形形状的排气侧的圆形入口端11。从涡轮增压器1的排气侧排出的排气的分布基于涡旋形状在涡旋的中心(以下称为浮动中心)具有最低流速，并且最高流速出现在流动中心的外部中。
基于根据涡轮增压器1的涡轮侧上的涡旋的流量分布，入口锥体部分10形成对应于流动中心的圆形入口端11。
此外，入口锥体部分10具有一预定长度，该预定长度从圆形入口端11开始具有相同直径，并且入口锥体部分以直径朝向转化器壳体30逐渐增大的形状设置，这将在下文进一步描述。
在本公开的示例性形式中，转化器壳体30可包括一个壳体或彼此连接的两个或更多个壳体。此外，转化器壳体30可包括附件元件，诸如入口锥体部分10和各种支架、肋、块、板等以支撑各种部件，这将在下文进一步描述。
转化器壳体30通过一端连接到入口锥体部分10。转化器壳体30形成将流过一端的排气通过另一端从入口锥体部分10排出的排气流动通道31。这里，转化器壳体30的另一端可通过排气管连接到消声器3。
在本公开的示例性形式中，催化剂元件50经由化学反应来净化通过入口锥体部分10流入转化器壳体30的排气流动通道31中的排气。
催化剂元件50安装在转化器壳体30的排气流动通道31中。例如，催化剂元件50可在排气流动通道31中分别安装在转化器壳体30的一端和另一端侧处。
在下文中，当催化剂元件50安装在转化器壳体30的一侧上时。作为参考，为了方便起见，将催化剂元件50的前端表面称为催化剂前端表面。
在本公开的示例性形式中，销构件70改变具有最高流速的区域中的流动分量，并基于上文所述的根据涡轮增压器1的涡轮侧上的涡旋的流量分布而在具有最低流速的区域中产生新的涡旋(涡流)。
销构件70对应于催化剂的前端表面安装在入口锥体部分10内部。销构件70插入到入口锥体部分10中并可紧固到入口锥体部分10。
为此，入口锥体部分10形成用于将销构件70朝向入口端11的中心插入的插入孔13。此外，入口锥体部分10形成用于紧固插入到插入孔13中的销构件70的紧固凸台15。紧固凸台15具有连接到入口锥体部分10的内部的插入孔13，并与入口锥体部分10的外周表面一体形成。
如上所述的销构件70包括紧固到紧固凸台15的头部71和与头部71一体形成的销柄部73。销柄部73穿过紧固凸台15和插入孔13插入到入口锥体部分10的入口端11的中央侧中。并且在这种状态下，头部71用螺栓连接到插入孔13和紧固凸台15的内周侧。
在下文中，如图4所示，将基于入口锥体部分10中的排气流量分布根据涡轮增压器1的排气侧上的涡旋流来描述销构件70的入口锥体部分10的安装结构。即，上述排气流量分布意指其中销部件70未附接到入口锥体部分10的状态下的流量分布。涡轮增压器在涡轮增压器的排气侧上产生排气的涡旋流，并且该涡旋流导致入口锥体部分内的排气流量分布的差异。
在本公开的示例性形式中，在入口锥体部分10中，流动中心侧(例如，入口锥体部分中围绕排气的流动中心的区域)设定为具有低流速均匀性的第一区域A，并且流动中心部的外侧(例如，入口锥体部分中的第一区域的外侧)设置为具有高流速均匀性的第二区域B。
如图4和图5A至图5B所示，根据本公开的示例性形式的销构件70安装在入口锥体部分10的内部，以垂直于第二区域B中的排气的流动方向。
在此，销构件70的销柄部73沿着与排气的流动方向垂直的方向以矩形截面形状设置。销柄部73构造成矩形横截面形状的原因是为了改变第二区域B中的排气的流动路径，以将排气平稳地分配到第一区域A。
然而，销柄部73的截面形状不必限制于矩形，并可包括圆形、椭圆形和多边形作为截面形状。
此外，销构件70中的销柄部73的长度L设置为第一区域A中的半径R。销柄部73沿纵向方向将排气流从第二区域B分配到第一区域A。因此，销柄部73的长度L设定为第一区域A中的半径R。
如果销柄部73的长度L设置为超过第一区域A中的半径R的长度，则第一区域A中的排气流将不均匀分布。
此外，销构件70中的销柄部73的厚度T设置为第二区域B中的排气流厚度D。这是为了通过销柄部73平稳地改变第二区域B中的排气流动路径。
因此，根据如上所述构造的车辆的催化转化器100，首先，从涡轮增压器1的排气侧排出的排气通过入口锥体部分10流入转化器壳体30中。
此时，如果销构件70未安装到入口锥体部分10，则入口锥体部分10在流动中心侧的第一区域A中具有低流速均匀性，并且在区域B中的流动中心部分的第一侧，流速分布具有高流速均匀性。
然而，在本公开的形式中，由于销构件70安装在入口锥体部分10上，如上所述，因此在其中排气流动到入口锥体部分10中的过程中，第二区域B中的排气在撞击具有矩形截面形状的销柄部73的同时改变了流动路径。然后，排气流被引导至第一区域A。
也就是说，销柄部73改变了第二区域B中的流动分量，并将第二区域B中的排气流分散到第一区域A中。因此，在第一区域A中产生新的涡旋(涡流)。
因此，在本公开的一种形式中，由于涡流形成在其中流速均匀性通过入口锥体部分10中的销构件70而变低的流动中心区域中，所以流动中心部分中的流速均匀性可增加。
根据到目前为止所描述的根据本公开的示例性形式的车辆的催化转化器100，由于销构件70安装在入口锥体部分10上，所以催化剂的前端处的排气流的均匀性和背压可通过在流速集中的区域中的流速分布而改善。
如图6所示，将其中销构件70应用于入口锥体部分10的形式与其中销构件70未应用于入口锥体部分10的比较形式进行比较，可看出，与比较形式相比，流量均匀性可改善了约6％，并且排气系统的背压可降低了约2.8kPa。
因此，在本公开的示例性形式中，催化剂净化效率可通过改善催化剂的前端处的排气流量的均匀性来改善，成本可通过减少贵金属材料来降低，并且发动机功率通过改善背压来增加。
本申请要求于2019年12月6日提交的韩国专利申请第10-2019-0161905号的优先权和权益，将其全部内容通过引用结合于此。
尽管已经结合当前被认为是实用的示例性形式描述了本公开，但是应当理解，本公开不限制于所公开的形式。相反，本公开旨在覆盖包括在本公开的精神和范围内的各种修改和等效布置。
<标记的描述>
1:涡轮增压器 3:消声器
10:入口锥体部分 11:入口端
13:插入孔 15:紧固凸台
30:转化器壳体 31:排气流动通道
50:催化剂元件 70:销构件
71:头部 73:销柄部
A:第一区域 B:第二区域
L:长度 R:半径
D、T:厚度 100:催化转化器

Claims (8)

1.一种用于车辆的催化转化器，其中，所述催化转化器包括：
入口锥体部分，连接到涡轮增压器的排气侧；
转化器壳体，连接到所述入口锥体部分并构造成形成排气流动通道；
至少一个催化剂元件，安装在所述转化器壳体的所述排气流动通道中；以及
销构件，安装在所述入口锥体部分内部。
2.根据权利要求1所述的用于车辆的催化转化器，其中，所述入口锥体部分形成圆形入口端。
3.根据权利要求2所述的用于车辆的催化转化器，其中：
所述入口锥体部分设置有插入孔，所述销构件穿过所述插入孔朝向所述圆形入口端的中心插入，并且
所述入口锥体部分包括构造成紧固插入到所述插入孔中的所述销构件的紧固凸台。
4.根据权利要求3所述的用于车辆的催化转化器，其中：
所述销构件包括紧固到所述紧固凸台的头部以及与所述头部一体形成的销柄部。
5.根据权利要求2所述的用于车辆的催化转化器，其中：
所述涡轮增压器构造成在所述涡轮增压器的所述排气侧上产生排气的涡旋流，并且所述涡旋流构造成导致所述入口锥体部分内的排气流量分布的差异，
当所述销构件未附接到所述入口锥体部分时，具有低流速均匀性的第一区域形成在所述入口锥体部分中的流动中心周围，并且具有高流速均匀性的第二区域形成在所述入口锥体部分中的所述第一区域的外部，并且
所述销构件安装在所述入口锥体部分内部，以垂直于所述第二区域中的所述排气的流动方向。
6.根据权利要求5所述的用于车辆的催化转化器，其中：
所述销构件沿着垂直于所述排气的流动方向的方向以矩形截面形状设置。
7.根据权利要求5所述的用于车辆的催化转化器，其中：所述销构件的长度等于所述第一区域的半径。
8.根据权利要求5所述的用于车辆的催化转化器，其中：所述销构件的厚度等于所述第二区域中的排气流的厚度。
CN202010657666.XA 2019-12-06 2020-07-09 用于车辆的催化转化器 Withdrawn CN112922703A (zh)

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