CN219865201U - 催化转化器总成、发动机总成及车辆 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种催化转化器总成、发动机总成及车辆，其中，催化转化器总成包括壳体、催化器及颗粒捕捉器，其中，催化器和颗粒捕捉器用于将处理车辆发动机燃烧后的废气。壳体包括进气口、出气口及安装腔，其中，进气口和出气口均与安装腔连通，发动机燃烧后的废气从进气口进入到催化转化器总成中的安装腔中，并将处理过的气体从出气口中排出至外界。沿着进气口向出气口的方向上，催化器及颗粒捕捉器依次并列设置在安装腔内，实现了将颗粒捕捉器靠近发动机，使其能够及时捕捉到发动机燃烧后产生的碳颗粒，并使得颗粒捕捉器的工作处于较高的温度下，更易达成被动再生，缓解车辆ECU的工作负担。

Description

催化转化器总成、发动机总成及车辆

技术领域

本申请涉及汽车废气处理领域，特别涉及一种催化转化器总成、发动机总成及车辆。

背景技术

传统发动机催化器多采用分体式两级结构，将催化器及颗粒捕捉器分开设置，若使用EGR(Exhaust Gas Recirculation排气再循环)系统作为废气循环系统，通常获取的经过催化器催化后的气体，并将其与新鲜空气混合送入发动机内进行二次燃烧。

但在现有技术中，颗粒捕捉器与发动机的距离较远，车辆使用过程中颗粒捕捉器一直处于低温环境，易出现颗粒捕捉器堵塞问题。且经过催化器处理后的气体无法参与继续燃烧，节油效果并不明显。

实用新型内容

本申请提供一种催化转化器总成、发动机总成及车辆，通过将催化器及颗粒捕捉器并列设置在同一壳体内部，使得颗粒捕捉器能够更加接近发动机，使得车辆ECU(Electronic Control Unit电子控制器单元)能够判断发动机是否采取催前取气的方案。

为解决上述技术问题，本申请提出的一种催化转化器总成，包括壳体、催化器及颗粒捕捉器，所述壳体包括进气口、出气口及安装腔，其中，所述进气口和所述出气口均与所述安装腔连通。沿着所述进气口向所述出气口的方向上，所述催化器及所述颗粒捕捉器依次并列设置在所述安装腔内。

具体地，所述安装腔内还设有隔热套，所述催化器及所述颗粒捕捉器均设置在所述隔热套内。

具体地，催化转化器总成还包括隔热罩，所述隔热罩覆盖于所述壳体外。

具体地，催化转化器总成还包括有压差传感器及连接于所述压差传感器的两个压差测量管。所述催化器及所述颗粒捕捉器间隔设置，位于所述催化器及所述颗粒捕捉器之间的部分所述安装腔、所述催化器、所述颗粒捕捉器一起形成容气腔，两个所述压差测量管的另一端分别连通所述出气口和所述容气腔。

具体地，催化转化器总成还包括有两个氧气传感器，所述壳体上靠近所述出气口的一侧设置有第一安装孔，所述壳体上设置有连通所述容气腔的第二安装孔。两个所述氧气传感器分别安装于所述第一安装孔和第二安装孔。

本申请提出的另一个技术方案是：提供了一种发动机总成，包括发动机与所述发动机连接的排气管，所述发动机总成还包括如上述所述的催化转化器总成，所述进气口连接所述排气管。

具体地，发动机总成还包括废气循环系统，所述废气循环系统包括进气管道、出气管道及控制阀，所述控制阀设置在所述进气管道或所述出气管道上。所述进气管道与所述安装腔连通，且所述进气管道与所述安装腔的连接处位于所述进气口和所述催化器之间。所述出气管道与所述发动机的燃烧室和所述进气管道均连通。

具体地，所述废气循环系统还包括冷却器，所述冷却器的入口与所述进气管道连通，所述冷却器的出口与所述出气管道连通。

具体地，所述出气管道包括相互连接的连通管及进气歧管。所述进气歧管远离所述连通管的一端设置有电子节气门，所述电子节气门连接所述发动机的燃烧室。所述连通管远离所述进气歧管的一端与所述进气管道连通。

本申请提出的另一个技术方案是：提供一种车辆，所述车辆还包括如上述任一种所述的发动机总成。

本申请的有益效果是：相较于现有的催化转化器总成，本申请提出的催化转化器总成包括壳体、催化器及颗粒捕捉器，其中，催化器和颗粒捕捉器用于将处理车辆发动机燃烧后的废气。壳体包括进气口、出气口及安装腔，其中，进气口和出气口均与安装腔连通，发动机燃烧后的废气从进气口进入到催化转化器总成中的安装腔中，并将处理过的气体从出气口中排出至外界。沿着进气口向出气口的方向上，催化器及颗粒捕捉器依次并列设置在安装腔内，实现了将颗粒捕捉器靠近发动机，使其能够及时捕捉到发动机燃烧后产生的碳颗粒，并使得颗粒捕捉器的工作处于较高的温度下，更易达成被动再生，缓解车辆ECU的工作负担。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，其中：

图1是本申请提供的一种催化转化器总成一个实施例的结构示意图；

图2是图1所述催化转化器总成沿A-A方向的剖面结构示意图；

图3是图2所述催化转化器总成的另一个角度的结构示意图；

图4是本申请提供的一种发动机总成一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。根据本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。

本申请的一个方面，提供了一种发动机总成，请参照图4，图4是本申请提供的一种发动机总成一个实施例的结构示意图。该发动机总成包括发动机(图未示)与发动机连接的排气管(图未示)，发动机总成还包括如催化转化器总成，请结合参照图1和图2，图1是本申请提供的一种催化转化器总成一个实施例的结构示意图；图2是图1所述催化转化器总成沿A-A方向的剖面结构示意图。该催化转化器总成包括壳体1、催化器2及颗粒捕捉器3，其中，催化器2和颗粒捕捉器3用于将处理车辆发动机燃烧后的废气。壳体1包括进气口11、出气口12及安装腔13，其中，进气口11和出气口12均与安装腔13连通，进气口11连接排气管，发动机燃烧后的废气从进气口11进入到催化转化器总成中的安装腔13中，并将处理过的气体从出气口12中排出至外界。沿着进气口11向出气口12的方向上，催化器2及颗粒捕捉器3依次并列设置在安装腔13内，实现了将颗粒捕捉器3靠近发动机，使其能够及时捕捉到发动机燃烧后产生的碳颗粒，并使得颗粒捕捉器3的工作处于较高的温度下，更易达成被动再生，缓解车辆ECU的工作负担。发动机的燃烧废气通过催化器2，在其表面温度达到特定的温度范围时，燃烧废气中的有毒有害气体碳氧化物、碳氢化合物和氮氧化物将会在载体壁面催化剂的作用下发生氧化还原反应，被净化过一次的燃烧废气再经过颗粒捕捉器3，由于颗粒捕捉器3为壁流式结构，其相邻两个通道内一个只有进口开放，另一个只有出口开放。废气从开放的颗粒捕捉器3进口孔道流入，通过整个颗粒捕捉器3至相邻颗粒捕捉器3出口孔道排出，在此过程中废气中的碳颗粒被捕捉在颗粒捕捉器3壁面内及壁面上，从而实现有害的颗粒物在排放到大气之前被捕捉，进而避免空气被燃烧的废气污染。其中，安装腔13可以为圆筒状，使其与各个气流管道能够顺利连通且不会影响到燃烧废气的流通效率，安装腔13根据需要设置成其他形状。进气口11和出气口12皆可以设置成锥体形状，进气口11的截面较小的一端连通于发动机的排气管，截面较大的一端连通于安装腔13，使得发动机产生的燃烧废气能够较为平缓地进入到催化转化器总成中，使得废气能够在通过催化器2和颗粒捕捉器3的作用下生成无害气体。出气口12的截面较小的一端连通于外界，截面较大的一端连通于安装腔13，可以将处理过后洁净的气体平稳地排出到外界。

进一步地，为了能够保证发动机内部空气含量足够，在一些实施例中，排气管与催化转化器总成之间还可以设置有涡轮增压器(图未示)，涡轮增压器的入口连通于排气管，涡轮增压器的出口连通于进气口11，利用发动机排出的燃烧废气的惯性冲力来推动发动机内部的涡轮，进而将外界的空气送入发动机内部的气缸。

由于此时催化器2和颗粒捕捉器3都设置在壳体1内，为了在保证颗粒捕捉器3的工作温度达到一定高度且不会对其他结构产生影响。在一些实施例中，安装腔13内还设有隔热套131，催化器2及颗粒捕捉器3均设置在隔热套131内，隔热套131完全包裹住催化器2和颗粒捕捉器3，避免催化转化器总成内部较大的热量传递至外部结构，避免辐射车辆内部周边的零件，发生热害风险。

进一步地，该隔热套131可以是包裹于催化器2和颗粒捕捉器3的隔热棉，其材料可以是泡沫材料也可以是纤维材料。

可以理解的，由于颗粒捕捉器3对碳颗粒吸附到一定程度时，可能需要车辆ECU提高颗粒捕捉器3附近的温度使其能够触发再生，因此，在该催化转化器总成中，颗粒捕捉器3的外侧需要进一步隔热。在一起实施例中，催化转化器还包括隔热罩132，隔热罩132覆盖于壳体1外，用于进一步防止催化转化器总成内部的热量传递至外界其他结构，避免了热害风险。

为了能够时刻确认颗粒捕捉器3内部碳颗粒的收容情况，请继续参照图4，在一些实施例中，催化转化器总成还包括有压差传感器4及连接于压差传感器4的两个压差测量管41，压差测量管41用于将所测量位置的气体传递给压差传感器4，并由压差传感器4判断两个压差测量管41所测量位置的压差。催化器2及颗粒捕捉器3间隔设置，位于催化器2及颗粒捕捉器3之间的部分安装腔13与催化器2和颗粒捕捉器3一起形成容气腔130，两个压差测量管41的另一端分别连通出气口12和容气腔130，连接于容气腔130的压差测量管41用于测量未经过颗粒捕捉器3的气流的压力值，连接于出气口12的压差测量管41用于测量经过颗粒捕捉器3处理的气流的压力值，通过压差传感器4对两个位置的压差的测量并将数据传递给车辆ECU，由车辆ECU进行是否需要提高温度使得颗粒捕捉器3产生主动再生。

进一步地，由于压差测量管41用于测量两处气流的压力差，且由于气流的流速以及一端时间的进气量对压差传感器4所测量的数据具有较大的影响，因此在一些实施例中，请参照图3，图3是图2所述催化转化器总成的另一个角度的结构示意图。压差测量管41应是一种不易发生形变的硬质管道，且壳体1上还设置有支撑架42，支撑架42用于固定压差测量管41，用于保证压差测量管41位置的固定，保证其在传递气流时不会由于位置的改变而影响一段时间内气流的压力值。

可以理解的，颗粒捕捉器3在进行被动再生时，是否需要进行主动再生，需要车辆ECU对催化转化器总成内部进行综合判断，因此，在车辆ECU在对颗粒捕捉器3是否需要主动再生时，需要检测催化转化器总成的温度。在一些实施例中，催化转化器总成还包括有温度传感器6，温度传感器6通过气流支管与容气腔130连通，用于同步测量进入颗粒捕捉器3之前的气流的温度，并将温度数据传递给车辆ECU，帮助其进行综合判断。

进一步地，在一些实施例中，催化转化器总成还包括有两个氧气传感器5，壳体1上靠近出气口12的一侧设置有第一安装孔14，壳体1上设置有连通容气腔130的第二安装孔15，两个氧气传感器5分别安装于第一安装孔14和第二安装孔15。氧气传感器5还包括有前氧传感器和后氧传感器，其中，前氧传感器安装于第一安装孔14，用于检测催化转化器总成内部的氧气含量及控制检测发动机不同工况的空燃比，并将该数据传输给车辆ECU，进而，保证ECU可根据该信号调整喷油量和计算点火时间。后氧传感器连接于第二安装孔15，用于检测催化器2的转化率，也就是用来检测催化器2是否可以正常工作，并将数据传输给车辆ECU，当催化器2的工作出现故障时，车辆ECU能够及时发现并发出警告，避免车辆在行驶过程中由于催化转化器总成不能正常工作导致车辆出现故障，进而造成安全隐患。

可以理解的，在各个传感器与壳体1安装连接时，由于传感器的工作温度较高，在其之间的连接处设置或涂抹有高温防卡膏，在起到润滑作用的同时，能够有效避免传感器在正常工作时发生高温烧结。

根据发动机运行工况及标定策略，需要将发动机产生的废气直接回送到发动机内部进而二次燃烧进而降低排出到大气中的氮氧化物的含量，请结合参照图3和图4，在一些实施例中，发动机总成还包括废气循环系统21，废气循环系统21包括进气管道211、出气管道212及控制阀213，进气管道211与安装腔13连通，且进气管道211与安装腔13的连接处位于进气口11和催化器2之间。该废气循环系统21设置在催化器2之前，出气管道212与发动机的燃烧室(图未示)和进气管道211均，根据实际需要将未经过催化器2处理过的废气直接传送回发动机进行处理。控制阀213设置在进气管道211或出气管道212上，通过催化转化器总成上设置有的多个传感器同步对催化转化器总成内部的状态进行监控，并根据发动机总成的实际需要，判断控制阀213的打开与关闭或是流通的气流量的大小。

由于从发动机的排气管中排出的燃烧废气仍具有较高的温度，在将其运输回发动机的燃烧室中之前，必须对其进行冷却，在一些实施例中，废气循环系统21还包括冷却器214，冷却器214的入口与进气管道211连通，冷却器214的出口与出气管道212连通，避免高温气体进入发动机的燃烧室内进而二次燃烧，对发动机产生较大的负荷，进而影响到车辆的安全性。

在一些实施例中，出气管道212包括相互连接的连通管2120及进气歧管22，其中，进气歧管22可以将已经混合完全的气体均匀的运送到发动机内的各个气缸中，通过将出气管道212设置为分开了两根独立的管道，使得有催化转化器总成中回流的气体能够统一回流到出气管道212中，并在由进气歧管分流送入不同的气缸，提高了发动机的充气效率。进气歧管22远离连通管2120的一端设置有电子节气门23，电子节气门23控制进入进气歧管22内的新鲜空气量，在进气歧管22内新鲜空气与回流的燃烧废气混合，通过电子节气门23送入发动机的燃烧室进行燃烧。连通管2120远离进气歧管22的一端与进气管道211连通，用于将进入到催化转化器总成中的废气运送回发动机中。进气管道211中的燃烧废气在传输到进气歧管22之前，连通管2120连通于冷却器214的出口，使得进入到进气歧管22内的废气已被冷却，避免燃烧废气中的氮氧化物再次与进气歧管22内的新鲜空气发生二次反应，影响发动机的工作效率。

进一步地，若是发动机的气缸较少，出气管道212也可仅设置有一根，直接连通于发动机的气缸，避免混合气体分流不能及时送入到气缸，进而导致发动机故障。

可以理解的，发动机总成还设置有空气滤清器(图未示)，用于对外部空气进行滤化，防止空气中较大的颗粒或是杂质随着气流进入到发动机内部，对发动机内部燃烧室正常工作产生影响。

本申请的另一个方面，提供了一种车辆，车辆包括如上述任一项发动机总成。因此，也必然具有上述发动机总成的所有有益效果，在此不再赘述。

在本申请的描述中，参考术语“一些实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、机构、材料或者特点包含于本申请的至少一些实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、机构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

以上仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种催化转化器总成，其特征在于，包括壳体、催化器及颗粒捕捉器；

所述壳体包括进气口、出气口及安装腔，其中，所述进气口和所述出气口均与所述安装腔连通；

沿着所述进气口向所述出气口的方向上，所述催化器及所述颗粒捕捉器依次并列设置在所述安装腔内。

2.根据权利要求1所述的催化转化器总成，其特征在于，所述安装腔内还设有隔热套，所述催化器及所述颗粒捕捉器均设置在所述隔热套内。

3.根据权利要求1或2所述的催化转化器总成，其特征在于，还包括隔热罩，所述隔热罩覆盖于所述壳体外。

4.根据权利要求1所述的催化转化器总成，其特征在于，还包括有压差传感器及连接于所述压差传感器的两个压差测量管；

所述催化器及所述颗粒捕捉器间隔设置，位于所述催化器及所述颗粒捕捉器之间的部分所述安装腔、所述催化器、所述颗粒捕捉器一起形成容气腔，两个所述压差测量管的另一端分别连通所述出气口和所述容气腔。

5.根据权利要求4所述的催化转化器总成，其特征在于，还包括有两个氧气传感器，所述壳体上靠近所述出气口的一侧设置有第一安装孔，所述壳体上设置有连通所述容气腔的第二安装孔；

两个所述氧气传感器分别安装于所述第一安装孔和第二安装孔。

6.一种发动机总成，包括发动机与所述发动机连接的排气管，其特征在于，所述发动机总成还包括如上述权利要求1-5任一种所述的催化转化器总成，所述进气口连接所述排气管。

7.根据权利要求6所述的发动机总成，其特征在于，还包括废气循环系统，所述废气循环系统包括进气管道、出气管道及控制阀，所述控制阀设置在所述进气管道或所述出气管道上；

所述进气管道与所述安装腔连通，且所述进气管道与所述安装腔的连接处位于所述进气口和所述催化器之间；

所述出气管道与所述发动机的燃烧室和所述进气管道均连通。

8.根据权利要求7所述的发动机总成，其特征在于，所述废气循环系统还包括冷却器，所述冷却器的入口与所述进气管道连通，所述冷却器的出口与所述出气管道连通。

9.根据权利要求7所述的发动机总成，其特征在于，所述出气管道包括相互连接的连通管及进气歧管；

所述进气歧管远离所述连通管的一端设置有电子节气门，所述电子节气门连接所述发动机的燃烧室；

所述连通管远离所述进气歧管的一端与所述进气管道连通。

10.一种车辆，其特征在于，所述车辆还包括如上述权利要求6-9任一种所述的发动机总成。