CN201133275Y - 一种新型排气歧管和三元催化器紧耦合的热端总成 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型排气歧管和三元催化器紧耦合的热端总成，包括排气歧管和与所述排气歧管紧耦合的三元催化器，所述排气歧管为由薄壁钢板冲压成型的排气歧管；所述的排气歧管包括由上壳体、下壳体组成的排气支管及汇合管。采用冲压结合焊接的排气歧管和三元催化转化器紧耦合的热端总成，既降低了歧管的排气背压，提高了排气歧管各支管流量的均匀性，减小了各支管间的气流干涉；又利用排气歧管和三元催化器的紧耦合布置的结构特点，使得通过三元催化器的废气保持较高的温度，三元催化器能在较短时间内达到起燃温度，能较大幅度地提高三元催化器的转化效率，从而可以满足欧3、欧4甚至更高排放标准。

Description

一种新型排气歧管和三元催化器紧耦合的热端总成

技术领域

本实用新型属于发动机排气系统制造技术领域，具体地说，涉及一种新型排气歧管和三元催化器紧耦合的热端总成。

背景技术

目前，在发动机排气系统制造技术领域中，排气歧管和三元催化器紧耦合的热端总成包括排气歧管和三元催化器，其中排气歧管连接在汽车发动机的气缸和排气管之间，其作用是将各气缸排出的废气汇集起来，经排气系统排入大气。排气歧管的型线走向受缸盖连接法兰位置、排气管位置、周边零部件位置及安装工艺的影响，使得排气歧管很难同时满足排气背压小，各支管流动均匀性好且流动干涉小的要求。

传统的铸造排气歧管管壁厚且材质不均匀，容易产生热应力集中。铸造管内壁粗糙度高，歧管引起的背压高，增加发动机的功率损失。铸造排气歧管的热量损失较大，歧管出口气流温度降低较多，不利于后面三元催化转化器内反应温度的提高，使得三元催化转化效率不高。排气歧管和三元催化器距离的远近对三元催化器催化转化效率有着重要影响。非紧耦合式三元催化器在发动机启动初期的催化转化效率较低，排放的尾气难以满足欧3、欧4排放标准的环保要求。

焊接式排气歧管焊缝处的材料性能发生了变化，材料刚度减弱，强度降低。排气歧管的工作温度高，气流速度大，热应力及高速气流的冲击，在焊缝附近容易出现断裂。另外，焊缝个数多，焊接次数多，将耗费大量的人力、物力和时间。因此，尽可能减小排气歧管焊缝个数和焊接次数有利于排气歧管结构强度的提高，并利于大规模批量生产。

实用新型内容

本实用新型所提供的技术方案所要解决的技术问题是，在发动机排气系统制造技术领域中，采用传统的铸造排气歧管管壁厚且材质不均匀，容易产生热应力集中，铸造管内壁粗糙度高，歧管引起的背压高，增加发动机的功率损失，铸造排气歧管的热量损失较大，歧管出口气流温度降低较多，不利于后面三元催化转化器内反应温度的提高，使得三元催化转化效率不高；采用焊接式排气歧管焊缝处的材料性能发生了变化，材料刚度减弱，强度降低，在焊缝附近容易出现断裂，耗费大量的人力、物力等技术问题，而提供了一种新型排气歧管和三元催化器紧耦合的热端总成。

本实用新型所提供的技术方案是，一种新型排气歧管和三元催化器紧耦合的热端总成，包括排气歧管和与所述排气歧管紧耦合的三元催化器，所述排气歧管为由薄壁钢板冲压成型的排气歧管。

所述的排气歧管包括由上壳体、下壳体组成的排气支管及汇合管。

所述上壳体与下壳体之间通过焊接连接。

所述三元催化器上设有前锥端和后锥端。

所述前锥端与排气歧管之间通过焊接连接；所述后锥端与出气管之间通过焊接连接。

采用本实用新型所提供的技术方案，采用冲压结合焊接的排气歧管和三元催化转化器紧耦合的热端总成，既降低了歧管的排气背压，提高了排气歧管各支管流量的均匀性，减小了各支管间的气流干涉；又利用排气歧管和三元催化器的紧耦合布置的结构特点，使得通过三元催化器的废气保持较高的温度，三元催化器能在较短时间内达到起燃温度，能较大幅度地提高三元催化器的转化效率，从而可以满足欧3、欧4甚至更高排放标准。

附图说明

结合附图，对本实用新型作进一步的说明；

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型侧面结构示意图；

其中，1为进气法兰；2为隔热罩支架A；3为隔热罩支架B；4为上壳体；5为氧传感器座；6为前端锥；7为三元催化器；8为隔热罩支架C；9为隔热罩支架D；10为后端锥；11为出气管；12为出气法兰；13为下壳体。

具体实施方式

如图1-2所示，本实用新型所提供的技术方案，一种新型排气歧管和三元催化器紧耦合的热端总成，包括排气歧管和与所述排气歧管紧耦合的三元催化器7，所述排气歧管为由薄壁钢板冲压成型的排气歧管；所述的排气歧管包括由上壳体4、下壳体13组成的排气支管及汇合管；所述上壳体4与下壳体13之间通过焊接连接；所述三元催化器7上设有前端锥6和后端锥10；所述前端锥6与排气歧管之间通过焊接连接；所述后端锥10与出气管11之间通过焊接连接。

本实用新型的排气歧管是由薄壁板材冲压成型的上壳体4和下壳体13组成，壳体的型线和走向充分满足流体流动的要求，并且具有成本低，适合大规模批量生产。

本实用新型首次利用冲压成型排气歧管的上壳体4、下壳体13来组成三个排气支管及汇合管。冲压成型壳体的型线和走向首先以满足气流流动阻力小、各支管流动均匀性好、各支管流动干涉小为目标，同时充分考虑排气歧管进口法兰位置、排气管位置及安装工艺的要求。在型线设计过程中充分利用计算流体动力学(CFD)和有限元(FEM)软件进行分析。该排气歧管具有排气背压小，各支管流动均匀性好，流动干涉小的优点。

三个支管的气流经过汇合管的汇集整流作用后进入紧耦合的三元催化转化器内，三元催化器7载体过流截面上速度分布的均匀性高，能充分发挥三元催化剂的作用。同时，由于排气歧管与三元催化器7是紧耦合的，尾气的热量损失小，尾气以较高温度通过三元催化器7，三元催化器7能在较短时间内达到起燃温度，大幅度提高了三元催化器7的转化效率，有效的将排气歧管内有害气体转化为无害气体再排放到大气中，从而净化了废气，改善了废气排放，大大减小了对环境的污染。

本实用新型的排气歧管是薄壁板材冲压成型的上壳体4和下壳体13，上下壳体13之间、壳体和三元催化器7之间通过焊接连接。既充分利用了冲压容易成型、便于批量生产、结构强度高的优点，又充分利用焊接简单、灵活的特点。本实用新型的流动条件好，结构强度高，尾气净化效率高。

排气歧管及其紧耦合的三元催化器7结构如图1和2所示。发动机气缸排出的气流经过进气法兰1进入由上壳体4和下壳体13组成的排气歧管，三股气流在排气歧管末端汇合整流后，经过前端锥6进入三元催化器7载体进行催化转化，尾气经过催化转化后通过后端锥10流向出气管11。后面的排气系统通过出气法兰12与排气歧管和三元催化器7连接。

薄板冲压成型的上下壳体13焊接在一起构成了排气歧管的三个进气支管和汇合区，利用计算流体动力学(CFD)优化歧管上下壳体13的型线和走向，充分满足排气歧管背压小、流动均匀性好及流动干涉小的要求。三元催化器7前后端锥10的型线也用CFD进行了充分的优化。

为避免排气歧管和三元催化器7高温对周边零部件的影响，在排气歧管和三元催化器7的外面安装了隔热罩和氧传感器座5，图1中为隔热罩支架A2、隔热罩支架B3、隔热罩支架C8、隔热罩支架D9是隔热罩的四个支架。

本实用新型排气歧管的上下壳体13之间、排气歧管三元催化器7的进气端之间、三元催化器7的出气端与出气管11之间均通过焊接连接。这样可以充分利用了冲压容易成型、便于批量生产、结构强度高的优点，又可以充分利用焊接简单、灵活的特点。

Claims (5)

1、一种新型排气歧管和三元催化器紧耦合的热端总成，包括排气歧管和与所述排气歧管紧耦合的三元催化器(7)，其特征在于，所述排气歧管为由薄壁钢板冲压成型的排气歧管。

2、如权利要求1所述的一种新型排气歧管和三元催化器紧耦合的热端总成，其特征在于，所述的排气歧管包括由上壳体(4)、下壳体(13)组成的排气支管及汇合管。

3、如权利要求2所述的一种新型排气歧管和三元催化器紧耦合的热端总成，其特征在于，所述上壳体(4)与下壳体(13)之间通过焊接连接。

4、如权利要求1或2或3所述的一种新型排气歧管和三元催化器紧耦合的热端总成，其特征在于，所述三元催化器(7)上设有前端锥(6)和后端锥(10)。

5、如权利要求4所述的一种新型排气歧管和三元催化器紧耦合的热端总成，其特征在于，所述前端锥(6)与排气歧管之间通过焊接连接；所述后端锥(10)与出气管(11)之间通过焊接连接。

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