CN215633265U - 一种催化器总成 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的催化器总成包括筒体；进气端锥，与所述筒体的一端相连，远离所述筒体的一端连接进气法兰；出气端锥，与所述筒体的另一端相连，远离所述筒体的一端连接出气法兰；三元催化载体，设于所述筒体内部，并位于所述筒体靠近所述进气端锥的一端；颗粒捕集载体，设于所述筒体内部，位于所述筒体靠近所述出气端锥的一端，与所述三元催化载体之间具有间隔；EGR取气口，贯穿所述三元催化载体和所述颗粒捕集载体之间的筒体表面。本实用新型带来的有益效果是：降低了生产成本；保证了EGR取气压差；催化器总成隔热性价比高；有效避免了发动机和催化器总成之间产生装配应力，提高催化总成的耐久可靠性。

Description

一种催化器总成

技术领域

本实用新型属于汽车排气净化领域，具体涉及一种催化器总成。

背景技术

相关技术中，对于TWC(三元催化器)和GPF(汽油颗粒捕集器)，常用的布置方案有：

1、三元催化器紧耦合布置于发动机舱，汽油颗粒捕集器布置于底盘，三元催化器与汽油颗粒捕集器之间通过波纹管和连接管路连接。

2、三元催化器和汽油颗粒捕集器之间通过端锥或筒体连接，紧耦合布置于发动机舱。

上述方案中，三元催化器布置于机舱，汽油颗粒捕集器布置于底盘的方案存在如下缺点：

(1)、由于汽油颗粒捕集器布置在底盘，汽油颗粒捕集器上的压差管在底盘处趋于水平布置，存在冬季结冰的风险；同时，当天冷且车辆处于排气温度低的工况时，汽油颗粒捕集器载体也存在结冰风险，易造成车辆熄火或无法启动。

(2)、汽油颗粒捕集器布置在底盘的设计使排气管路较长，排气温度损失大，汽油颗粒捕集器再生困难，累碳增加快，导致系统背压大，易影响发动机动力性能。

(3)三元催化器与汽油颗粒捕集器需分别封装，生产成本较高。

而三元催化器与汽油颗粒捕集器紧耦合布置于发动机舱的方案，当三元催化器与汽油颗粒捕集器之间通过筒体连接时，三元催化器与汽油颗粒捕集器还需各自与筒体进行连接；当三元催化器与汽油颗粒捕集器之间通过锥体连接时，废气通过端锥时，由于锥端面积变化，系统背压将增大，发动机动力性能同样会受到影响。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种催化器总成，该催化器总成能克服上述缺点。

本实用新型提供的催化器总成包括：

筒体；

进气端锥，与所述筒体的一端相连，远离所述筒体的一端连接进气法兰；

出气端锥，与所述筒体的另一端相连，远离所述筒体的一端连接出气法兰；

三元催化载体，设于所述筒体内部，并位于所述筒体靠近所述进气端锥的一端；

颗粒捕集载体，设于所述筒体内部，位于所述筒体靠近所述出气端锥的一端，与所述三元催化载体之间具有间隔；

EGR取气口，贯穿所述三元催化载体和所述颗粒捕集载体之间的筒体表面。

可选地，还包括取气管，所述取气管具有挠性，连接所述EGR取气口，并通往EGR系统。

可选地，所述进气端锥包括第一蚌壳和第二蚌壳，所述第一蚌壳位于所述进气端锥靠近发动机缸体、缸盖和正时罩盖的一侧，所述第二蚌壳位于所述进气端锥远离发动机缸体、缸盖和正时罩盖的一侧，所述第一蚌壳的外表面上设有隔热罩连接件。

可选地，所述催化器总成还包括第一进气锥罩、第二进气锥罩和第三进气锥罩，所述第一进气锥罩为第一蚌壳的仿形状，位于所述第一蚌壳外侧，并具有供所述隔热罩连接件穿过的镂空区域，所述第二进气锥罩具有所述第一进气锥罩的仿形状，并位于所述第一进气锥罩外侧，所述第二进气锥罩通过所述隔热罩连接件与所述第一蚌壳固定连接。

可选地，还包括第一转接支架和第二转接支架，所述第一转接支架包括第一焊接件和第一连接件，所述第一焊接件的一端与所述筒体固定连接，所述第一焊接件与第一连接件通过固定件连接，所述第一连接件与发动机固定连接；

所述第二转接支架包括第二焊接件和第二连接件，所述第二焊接件的一端与所述筒体固定连接，所述第二焊接件与第二连接件通过固定件连接，所述第二连接件与发动机固定连接。

可选地，所述进气端锥中远离所述筒体的端口直径小于所述进气端锥与所述筒体连接端的端口直径，所述进气法兰的中心轴线与所述筒体的中心轴线之间具有24°夹角，所述进气端锥弯曲，使所述进气法兰位于所述筒体的一侧。

可选地，所述进气端锥上设有前氧传感器安装孔，所述前氧传感器安装孔设置在所述进气端锥连接所述进气法兰的一端上，并贯穿所述进气端锥，所述筒体上设有后氧传感器安装孔，所述后氧传感器安装孔贯穿所述三元催化载体和所述颗粒捕集载体之间的所述筒体表面。

可选地，所述EGR取气口的中心轴线与所述后氧传感器安装孔的中心轴线之间的夹角为24°。

可选地，还包括高压硬管和低压硬管，所述高压硬管的一端绕着所述进气端锥，另一端连通所述筒体内部位于所述三元催化载体和所述颗粒捕集载体之间的空间，所述低压硬管一端连通所述出气端锥，另一端绕着所述进气端锥；

所述后氧传感器安装孔位于所述EGR取气口和所述高压硬管与所述筒体的连通口之间。

可选地，还包括：

第一硬管支架，其一端连接所述进气端锥，另一端与所述高压硬管和所述低压硬管分别固定连接；

第二硬管支架，其一端连接在位于所述三元催化载体和所述颗粒捕集载体之间的所述筒体的表面上，另一端与所述低压硬管固定连接。

综上所述，本实用新型带来的有益效果是：

1、降低了生产成本；

2、保证了EGR取气压差；

3、催化器总成隔热性价比高；

4、有效避免了发动机和催化器总成之间产生装配应力，提高催化总成的耐久可靠性。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的催化器总成的结构示意图(无隔热罩)。

图2为本实用新型实施例提供的三元催化载体与颗粒捕集载体的结构示意图。

图3为本实用新型实施例提供的进气端锥的结构示意图。

图4为本实用新型实施例提供的隔热罩的示意图。

图5为本实用新型实施例提供的第三进气锥罩的装配示意图。

图6为本实用新型实施例提供的第一转接支架的结构示意图。

图7为本实用新型实施例提供的第一转接支架的示意图。

图8为本实用新型实施例提供的第二转接支架的结构示意图。

图9为本实用新型实施例提供的第二转接支架的示意图。

附图标记说明

1-进气端锥，101-前氧传感器安装孔；

2-筒体，201-后氧传感器安装孔，202-EGR取气口；

3-出气端锥，301-第一蚌壳，302-第二蚌壳，303-隔热罩连接件；

4-第一转接支架，401-第一焊接件，402-第一连接件，403-第一连接孔；

5-第二转接支架，501-第二焊接件，502-第二连接件，503-第二连接孔；

6-高压硬管，7-低压硬管，8-三元催化载体，9-颗粒捕集载体，10-进气法兰，11-出气法兰，12-第一硬管支架，13-第二硬管支架，14-第一进气锥罩， 15-第二进气锥罩，151-安装孔，16-第三进气锥罩，17-第一筒锥罩，18-第二筒锥罩，19-取气管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

本实用新型的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

如图1和图2所示，本实用新型提供一种紧耦合布置于发动机舱内，并与发动机固定连接的催化器总成，包括进气端锥1、具有中空结构的筒体2、出气端锥3、用于连接发动机与催化器总成的第一转接支架4、用于连接发动机与催化器总成的第二转接支架5、高压硬管6、低压硬管7、三元催化载体 8和颗粒捕集载体9。

其中，进气端锥1和出气端锥3分别位于筒体2的两个相对端，进气端锥1一端设有进气法兰10，另一端连接筒体2，且其设有进气法兰10的一端弯曲至筒体2的侧面，其设有进气法兰10的一端上设有前氧传感器安装孔 101，前氧传感器安装孔101贯穿进气端锥1，并连接一氧传感器(图未示)，以监测进入催化器前的废气氧浓度。出气端锥3一端设有出气法兰11，另一端连接筒体2；第二转接支架5设在出气端锥3的外表面上，其一端与出气端锥3外表面固定连接，另一端与发动机(图未示)固定连接。

第一转接支架4位于筒体2远离进气法兰10一侧的表面上，其一端与筒体2侧表面固定连接，另一端与发动机(图未示)固定连接。三元催化载体 8和颗粒捕集载体9相互间隔地位于筒体2内部。三元催化载体8位于筒体2 靠近进气端锥1的一侧，颗粒捕集载体9位于筒体2靠近出气端锥3的一侧，二者外侧分别设有具有缓冲和隔热作用的衬垫，三元催化载体8和颗粒捕集载体9通过各自对应的衬垫固定于筒体2内。此外，筒体2上设有后氧传感器安装孔201，后氧传感器安装孔201贯穿三元催化载体8和颗粒捕集载体9 之间的筒体2，并连接一氧传感器(图未示)。后氧传感器安装孔201连接的氧传感器，与连接前氧传感器安装孔101的氧传感器配合，能够监测排气中氧浓度的变化情况。

高压硬管6设在筒体2和进气端锥1附近，其一端呈绕着进气端锥1，并连通压差传感器(图未示)，另一端连通筒体2内部位于三元催化载体8和颗粒捕集载体9之间的空间。前述低压硬管7一端设在进气端锥1的一侧，并自进气端锥1延伸至出气端锥3的一侧；此外，低压硬管7位于进气端锥 1的一端连通着压差传感器(图未示)。高压硬管6和低压硬管7的作用是监测颗粒捕集载体9的压力，以便控制颗粒捕集载体9再生。

在本实施例中，高压硬管6和低压硬管7靠近压差传感器的端部均受第一硬管支架12的支撑，低压硬管7靠近出气端锥3的一端受第二硬管支架 13支撑，以确保高压硬管6和低压硬管7的模态。具体地，第一硬管支架12 呈“几”字型，其呈开口的一端焊接于进气端锥1表面，另一端上设有两个凹槽，分别用于通过焊接的方式固定连接高压硬管6和低压硬管7；第二硬管支架13的一端焊接在位于三元催化载体8和颗粒捕集载体9之间的筒体2 表面上，另一端具有用于固定连接低压硬管7管身的U型槽，该U型槽通过焊接的方式与低压硬管7固定连接。需要特别说明的是，由于在低温下，高压硬管6或低压硬管7的内部温度下降较快，易产生较多冷凝水，为防止冷凝水结冰，高压硬管6或低压硬管7的管身与水平面之间的夹角应大于5°。

进一步地，在筒体2上，还设有用于连接取气管的EGR(废气再循环) 取气口202。EGR取气口202位于三元催化载体8和颗粒捕集载体9之间的筒体2表面上，并连接取气管，取气管通往EGR系统。在本实施例中，取气管为具有挠性的双层波纹管，能够起解耦作用，隔绝筒体2与EFR系统之间的振动。EGR取气口202的中心轴线与后氧传感器安装孔201的中心轴线之间的夹角为24°，圆周间距80mm，并且，后氧传感器安装孔201位于EGR 取气口202和高压硬管6与筒体2的连通口之间。如此，EGR取气口202、后氧传感器安装孔201和高压硬管6与筒体2连通口之间交错角度布置，彼此之间存在一定的圆周距离，EGR取气动作不会对颗粒捕集载体9压差信号监测和后氧传感器信号监测产生影响。

请进一步参阅图3，在本实施例中，前述进气端锥1具有两端大中间小的结构，其设有进气法兰10的一端端口直径小于其与筒体连接端的端口直径。在进气端锥1设有进气法兰10的一端上，进气法兰10的中心轴线与筒体2的中心轴线之间具有24°夹角，最大限度节省了整个催化器总成安装需耗费的空间。除前氧传感器安装孔101外，进气端锥1还包括第一蚌壳301 和第二蚌壳302，第一蚌壳301和第二蚌壳302相当于进气端锥1沿其走向一分为二后的各自半边表面。

第一蚌壳301位于进气端锥1靠近发动机缸体(图未示)、缸盖(图未示) 和正时罩盖(图未示)的一侧，第二蚌壳302位于进气端锥1远离发动机缸体、缸盖和正时罩盖的一侧。在本实施例中，前述前氧传感器安装孔101的中心线位于第一蚌壳301与第二蚌壳302的交界处；在第一蚌壳301上，从第一蚌壳301靠近进气法兰10的一端到其靠近筒体2的一端，沿着第一蚌壳 301的外表面上，错落分散地设有四个隔热罩连接件303。隔热罩连接件303 大体呈“几”字型，其开口端与第一蚌壳301通过焊接固定连接，远离开口端的一端表面上设有用于连接诸如螺栓之类的固定件的连接孔。

承上述，隔热罩连接件303的设置目的在于，固定位于进气端锥1上多层隔热罩中的最外一层。具体地，请进一步参阅图4和图5。

本实施例中的隔热罩均为钢制，包括第一进气锥罩14、第二进气锥罩15、第三进气锥罩16、第一筒锥罩17和第二筒锥罩18。第一进气锥罩14为第一蚌壳301的仿形状，位于第一蚌壳301外侧，其上具有可供隔热罩连接件303 穿过的镂空区域；第二进气锥罩15具有第一进气锥罩14的仿形状，并位于第一进气锥罩14外侧，其上具有配合隔热罩连接件303的区域，并设有安装孔151，安装孔151与位于隔热罩连接件303上的连接孔对齐，以使诸如螺栓之类的固定件穿过安装孔151与连接孔，将第二进气锥罩15和第一进气锥罩14固定在第一蚌壳301外侧。第三进气锥罩16为第二蚌壳302的仿形状，位于第二蚌壳302外侧，并与第一进气锥罩14之间通过焊接固定连接在一起。可选地，也可采用诸如螺栓固定件连接的方式将二者连接在一起。

承上述，第一筒锥罩17位于筒体2靠近进气法兰10的一侧，为筒体2 与出气端锥3沿径向被一分为二后的半边侧面的仿形状；第二筒锥罩18位于筒体2远离进气法兰10的一侧，为筒体2与出气端锥3沿径向被一分为二后的另外半边侧面的仿形状。此外，为了确保隔热效果，在第一进气锥罩14、第二进气锥罩15、第一筒锥罩17和第二筒锥罩18的内侧，分别设有一层隔热棉。

请进一步参见图6和图7，第一转接支架4包括两个第一焊接件401和第一连接件402。第一连接件402大体呈U型，一端具有开口，另一端上设有贯穿第一连接件402的第一连接孔403，用于使第一连接件402与发动机连接；在第一连接件402具有开口侧的一端上，具有两个端部，每个端部上分别设有第一通孔。第一焊接件401大体呈L型，包括互成角度且长短不一的两个端部，两个端部之间通过倒圆角的方式连接，其中具有较长长度的一端上设有与第一通孔对齐的第二通孔，具有较短长度的一端上设有弧形凹槽，用于与筒体2相贴合。在装配时，第一焊接件401具有弧形凹槽的一端与筒体2通过焊接固定连接，第二通孔与第一通孔对齐，一固定件(如螺栓)穿入其中，并配合一螺母，使第一焊接件401与第一连接件402固定连接。需要特别说明的是，第一转接支架4的设计目的是，使连接发动机和催化器总成的连接件在各个方向上具有一定的安装自由度，防止出现因公差累计导致装配后产生应力集中的现象。

请进一步参见图8和图9，第二转接支架5包括第二焊接件501和第二连接件502，第二焊接件501大致呈U型，其远离开口侧的一端表面上设有两个第三通孔；第二连接件502大致呈L型，其一端表面上设有与第三通孔对齐的第四通孔，另一端表面上设有第二连接孔503，用以连接发动机。第二连接孔503为U型贯穿孔，且打断了第二连接件502的该端的边缘。在装配时，第二焊接件501具有开口的一侧端部与筒体2通过焊接固定连接，第三通孔与第四通孔对齐，一固定件(如螺栓)穿入其中，并配合一螺母，使第二焊接件501与第二连接件502固定连接。需要特别说明的是，第二转接支架5的设计目的是，使连接发动机和催化器总成的连接件在各个方向上具有一定的安装自由度，防止出现因公差累计导致装配后产生应力集中的现象。

综上所述，本实施例提供的催化器总成的工作步骤包括：离开发动机总成的废气通过进气端锥1进入筒体2，依次经过三元催化载体8和颗粒收集载体9，被三元催化载体8和颗粒收集载体9净化，并在经过三元催化载体8 之后但进入颗粒收集载体9之前，部分地通过EGR取气口202进入EGR系统中，进行废气循环。

承上述，通过将三元催化载体8和颗粒收集载体9封装在筒体2内，并在废气经过颗粒收集载体9之前进行EGR取气，在进气端锥1上加设局部多层隔热罩，本实用新型具有以下有益效果：

1、降低了生产成本；

2、保证了EGR取气压差；

3、催化器总成隔热性价比高；

4、有效避免了发动机和催化器总成之间产生装配应力，提高催化总成的耐久可靠性。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种催化器总成，其特征在于，包括：

筒体(2)；

进气端锥(1)，与所述筒体(2)的一端相连，远离所述筒体(2)的一端连接进气法兰(10)；

出气端锥(3)，与所述筒体(2)的另一端相连，远离所述筒体(2)的一端连接出气法兰(11)；

三元催化载体(8)，设于所述筒体(2)内部，并位于所述筒体(2)靠近所述进气端锥(1)的一端；

颗粒捕集载体(9)，设于所述筒体(2)内部，位于所述筒体(2)靠近所述出气端锥(3)的一端，与所述三元催化载体(8)之间具有间隔；

EGR取气口(202)，贯穿所述三元催化载体(8)和所述颗粒捕集载体(9)之间的筒体(2)表面。

2.如权利要求1所述的催化器总成，其特征在于，还包括取气管(19)，所述取气管(19)具有挠性，连接所述EGR取气口(202)，并通往EGR系统。

3.如权利要求1所述的催化器总成，其特征在于，所述进气端锥(1)包括第一蚌壳(301)和第二蚌壳(302)，所述第一蚌壳(301)位于所述进气端锥(1)靠近发动机缸体、缸盖和正时罩盖的一侧，所述第二蚌壳(302)位于所述进气端锥(1)远离发动机缸体、缸盖和正时罩盖的一侧，所述第一蚌壳(301)的外表面上设有隔热罩连接件(303)。

4.如权利要求3所述的催化器总成，其特征在于，所述催化器总成还包括第一进气锥罩(14)、第二进气锥罩(15)和第三进气锥罩(16)，所述第一进气锥罩(14)为第一蚌壳(301)的仿形状，位于所述第一蚌壳(301)外侧，并具有供所述隔热罩连接件(303)穿过的镂空区域，所述第二进气锥罩(15)具有所述第一进气锥罩(14)的仿形状，并位于所述第一进气锥罩(14)外侧，所述第二进气锥罩(15)通过所述隔热罩连接件(303)与所述第一蚌壳(301)固定连接。

5.如权利要求1所述催化器总成，其特征在于，还包括第一转接支架(4)和第二转接支架(5)，所述第一转接支架(4)包括第一焊接件(401)和第一连接件(402)，所述第一焊接件(401)的一端与所述筒体(2)固定连接，所述第一焊接件(401)与第一连接件(402)通过固定件连接，所述第一连接件(402)与发动机固定连接；

所述第二转接支架(5)包括第二焊接件(501)和第二连接件(502)，所述第二焊接件(501)的一端与所述筒体(2)固定连接，所述第二焊接件(501)与第二连接件(502)通过固定件连接，所述第二连接件(502)与发动机固定连接。

6.如权利要求1所述的催化器总成，其特征在于，所述进气端锥(1)中远离所述筒体(2)的端口直径小于所述进气端锥(1)与所述筒体(2)连接端的端口直径，所述进气法兰(10)的中心轴线与所述筒体(2)的中心轴线之间具有24°夹角，所述进气端锥(1)弯曲，使所述进气法兰(10)位于所述筒体(2)的一侧。

7.如权利要求1所述的催化器总成，其特征在于，所述进气端锥(1)上设有前氧传感器安装孔(101)，所述前氧传感器安装孔(101)设置在所述进气端锥(1)连接所述进气法兰(10)的一端上，并贯穿所述进气端锥(1)，所述筒体(2)上设有后氧传感器安装孔(201)，所述后氧传感器安装孔(201)贯穿所述三元催化载体(8)和所述颗粒捕集载体(9)之间的所述筒体(2)表面。

8.如权利要求7所述的催化器总成，其特征在于，所述EGR取气口(202)的中心轴线与所述后氧传感器安装孔(201)的中心轴线之间的夹角为24°。

9.如权利要求7所述的催化器总成，其特征在于，还包括高压硬管(6)和低压硬管(7)，所述高压硬管(6)的一端绕着所述进气端锥(1)，另一端连通所述筒体(2)内部位于所述三元催化载体(8)和所述颗粒捕集载体(9)之间的空间，所述低压硬管(7)一端连通所述出气端锥(3)，另一端绕着所述进气端锥(1)；

所述后氧传感器安装孔(201)位于所述EGR取气口(202)和所述高压硬管(6)与所述筒体(2)的连通口之间。

10.如权利要求9所述的催化器总成，其特征在于，还包括：

第一硬管支架(12)，其一端连接所述进气端锥(1)，另一端与所述高压硬管(6)和所述低压硬管(7)分别固定连接；

第二硬管支架(13)，其一端连接在位于所述三元催化载体(8)和所述颗粒捕集载体(9)之间的所述筒体(2)的表面上，另一端与所述低压硬管(7)固定连接。

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