ES2380616T3

ES2380616T3 - Aparato catalizador para vehÃculos

Info

Publication number: ES2380616T3
Application number: ES09176733T
Authority: ES
Inventors: Sangbeom Kim
Original assignee: Hyundai Motor Co; Kia Motors Corp
Current assignee: Hyundai Motor Co; Kia Corp
Priority date: 2008-12-04
Filing date: 2009-11-23
Publication date: 2012-05-16
Anticipated expiration: 2029-11-23
Also published as: KR20100064076A; US20100143210A1; EP2194252B1; US8241578B2; ATE547598T1; EP2194252A1; KR101000224B1

Abstract

Aparato catalizador (20) para vehículos, que comprende: una carcasa (21) que es una única unidad hueca con ambos extremos distales abiertos, un sustrato frontal (23) y un sustrato trasero (24) dispuestos separadamente uno de otro con un espacio predeterminado entre ellos en la carcasa (21), y una brida frontal (27) conectada a uno de los extremos distales de la carcasa (21) unido a un tubo silenciador frontal conectado a un colector de escape y presenta una parte de fondo (27a) inclinada hacia el eje central del sustrato central (23) en la sección transversal vertical, en el que la brida frontal (27) presenta una parte de entrada (27b) que se conecta con el tubo silenciador frontal y permite que los gases de escape fluyan en el interior, y una parte de salida (27c) conectada a uno de los extremos distales de la carcasa (21) y que permiten que los gases de escape sean descargados a través del mismo, en el que la parte de fondo (27a) es una superficie que conecta la parte de entrada (27b) y la parte de salida (27c) y que se encuentra gradualmente inclinada hacia arriba desde la parte de entrada (27b) hasta la parte de salida (27c) de manera que el eje central de la salida se encuentra alineado con el eje central del sustrato frontal (23), caracterizado porque: el diámetro (D4) de la parte de salida (27c) de la brida frontal (27) se forma de mayor tamaño que el diámetro (D3) de la parte de entrada (27b).

Description

Aparato catalizador para vehÃculos.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÃ“N

Campo de la invenciÃ³n

La presente invenciÃ³n se refiere a un aparato catalizador para vehÃculos que se encuentra recubierto de un metal precioso y que purifica gases de escape.

DescripciÃ³n de la tÃ©cnica relacionada

Con el incremento del uso de los vehÃculos y el volumen del trÃ¡fico, la contaminaciÃ³n del aire debida a los gases de escape se estÃ¡ convirtiendo en un problema social grave, por lo que los gobiernos de todo el mundo han establecido normas de descarga de contaminantes en los gases de escape, tales como monÃ³xido de carbono (CO), hidrocarburos (HC) y Ã³xidos de nitrÃ³geno (NOx), con el fin de regular los gases de escape y estas normas se estÃ¡n aplicando gradualmente.

Los aparatos catalizadores de metales preciosos se utilizan en vehÃculos para satisfacer los estÃ¡ndares de descarga de gases de escape y en las figs. 1 y 2 se muestra un aparato catalizador de la tÃ©cnica relacionada.

Un aparato catalizador 10 de la tÃ©cnica relacionada, tal como se muestra en las figuras, incluye una carcasa 11 en la que un casco superior 11a y un casco inferior 11b se encuentran soldados entre sÃ, una tapa del casco inferior soldado a la superficie exterior del casco inferior 11b, una brida frontal 13 y una brida trasera 14 conectadas solidariamente a los extremos frontal y trasero de la carcasa 11 y conectadas a un tubo silenciador frontal (no mostrado) y a un tubo silenciador trasero (no mostrado), respectivamente, y un sustrato frontal 15 y un sustrato posterior 16 dispuestos separadamente uno de otro en el interior de la carcasa 11, y pantallas 17, 18 que cubren el sustrato frontal 15 y el sustrato trasero 16, respectivamente.

El sustrato frontal 15 y el sustrato trasero 16 reducen una gran cantidad de contaminantes descargados en la atmÃ³sfera mediante la aceleraciÃ³n de la disoluciÃ³n de los hidrocarburos, la oxidaciÃ³n del monÃ³xido de carbono y la reducciÃ³n de los Ã³xidos de nitrÃ³geno contenidos en los gases de escape.

Se forma un orificio detector 19 a travÃ©s de la carcasa 11 para unir un detector trasero de oxÃgeno (no mostrado), y el orificio detector se forma en el casco inferior 11b.

Sin embargo, el aparato catalizador 10 que presenta la configuraciÃ³n anteriormente indicada en la tÃ©cnica relacionada presenta el problema de que el nÃºmero de partes y el coste se incrementan debido a que la carcasa 11 estÃ¡ compuesta de un casco superior 11a y un casco inferior 11b.

AdemÃ¡s, el aparato catalizador 10 de la tÃ©cnica relacionada se ensambla disponiendo el sustrato frontal 15 y el sustrato trasero 16 en el interior del casco inferior 11b, disponiendo el casco superior 11a sobre el casco inferior 11b, combinando despuÃ©s el casco superior 11a con el casco inferior 11b mediante soldadura de la brida que es la junta que las une. Sin embargo, existe el problema de que resulta sustancialmente imposible soldar la junta entera de casco superior 11a y casco inferior 11b a presiÃ³n uniforme, de manera que se aplica una presiÃ³n no uniforme sobre la superficie del sustrato frontal 15 y del sustrato trasero 16, por lo que se reduce el rendimiento de los sustratos frontal 15 y 16.

AdemÃ¡s, el aparato catalizador 10 de la tÃ©cnica relacionada presente el problema de que resulta difÃcil modificar el molde debido a que el coste de fabricaciÃ³n del molde se incrementa al requerirse la modificaciÃ³n de la posiciÃ³n del orificio detector 19 de casco superior 11a a casco inferior 11b o de casco inferior 11b a casco superior 11a.

AdemÃ¡s, con referencia a la secciÃ³n transversal de la brida frontal 13 mostrada en la fig. 2, en el aparato catalizador 10 de la tÃ©cnica relacionada, debido a que el fondo 13a se forma horizontalmente en la direcciÃ³n longitudinal de la carcasa 11 en una posiciÃ³n predeterminada respecto al centro del sustrato frontal 15, existe el problema de que los gases de escape que fluyen en el interior a travÃ©s de la brida frontal 13 no pueden pasar a travÃ©s del centro del sustrato frontal 15 y se reduce el rendimiento de purificaciÃ³n de las sustancias tÃ³xicas del sustrato frontal 15.

AdemÃ¡s, existe el problema de que, debido a que el diÃ¡metro D1 de la entrada 13b y el diÃ¡metro D2 de la salida 13c de la brida frontal 13 son iguales, los gases de escape que fluyen en el interior a travÃ©s de la brida frontal 13 pasan a travÃ©s del sustrato frontal 15 a alta velocidad y por consiguiente el sustrato frontal 15 no puede purificar suficientemente las sustancias tÃ³xicas.

La informaciÃ³n dada a conocer en la presente secciÃ³n de Antecedentes de la InvenciÃ³n se proporciona Ãºnicamente a fin de mejorar la comprensiÃ³n de los antecedentes generales de la invenciÃ³n y no debe interpretarse como una admisiÃ³n o cualquier forma de sugerencia de que dicha informaciÃ³n constituye la tÃ©cnica anterior ya conocida por el experto en la materia.

El documento EP nÂº 1.437.489 A1 da a conocer un tubo de escape de un motor de combustiÃ³n interna conectado a una unidad de filtro de partÃculas.

La patente US nÂº 2008/0078165 A1 da a conocer un aparato catalizador que presenta un sustrato frontal, un sustrato trasero, una brida frontal y una brida trasera.

BREVE DESCRIPCIÃ“N RESUMIDA DE LA INVENCIÃ“N

Diversos aspectos de la presente invenciÃ³n estÃ¡n dirigidos a proporcionar un aparato catalÃtico para un vehÃculo, que permite reducir el nÃºmero de partes y el coste mediante la fabricaciÃ³n de una carcasa en forma de una Ãºnica unidad no dividida en cascos superior e inferior, a mejorar el rendimiento de purificaciÃ³n de un sustrato frontal y un sustrato trasero mediante la inserciÃ³n del sustrato frontal y del sustrato trasero en la carcasa de tipo monocasco, de manera que la presiÃ³n uniforme en superficie aplicada en los sustratos frontal y trasero, y la modificaciÃ³n de la posiciÃ³n de un orificio detector a una posiciÃ³n Ã³ptima en la carcasa de tipo monocasco sin incrementar el coste del molde.

AdemÃ¡s, la presente invenciÃ³n se refiere a la mejora del rendimiento de purificaciÃ³n de las sustancias tÃ³xicas y a la reducciÃ³n del tiempo de purificaciÃ³n mediante el incremento del volumen del sustrato frontal respecto al volumen del sustrato trasero.

AdemÃ¡s, la presente invenciÃ³n se refiere a la mejora del rendimiento de purificaciÃ³n del sustrato frontal mediante la inclinaciÃ³n del fondo de una brida frontal para encararla al centro del sustrato frontal con el fin de guiar los gases de escape que fluyen a travÃ©s de la brida frontal para que pasen a travÃ©s del centro del sustrato frontal, y tambiÃ©n a la mejora del rendimiento de purificaciÃ³n del sustrato frontal al incrementar el diÃ¡metro de una salida de la brida frontal respecto al diÃ¡metro de una entrada, con el fin de reducir la velocidad de los gases de escape que pasan a travÃ©s del sustrato frontal.

Con dicho fin, la presente invenciÃ³n proporciona un aparato catalizador segÃºn la reivindicaciÃ³n 1. Se describen realizaciones adicionales del aparato catalizador segÃºn la presente invenciÃ³n en las reivindicaciones dependientes.

SegÃºn el aparato catalizador para vehÃculos, resulta posible reducir el nÃºmero de partes y el coste mediante la fabricaciÃ³n de la carcasa en forma de una sola unidad, mejorar el rendimiento de purificaciÃ³n de los sustratos frontal y trasero, dispuestos en la carcasa de tipo monocasco, mediante la aplicaciÃ³n de presiÃ³n uniforme en la superficie de los sustratos frontal y trasero, y formar un orificio detector en una posiciÃ³n Ã³ptima de manera que se proporciona un detector trasero de oxÃgeno de mÃ¡ximo rendimiento, sin incrementar el coste del molde.

AdemÃ¡s, segÃºn el aparato catalizador para vehÃculos, resulta posible mejorar el rendimiento de purificaciÃ³n de sustancias tÃ³xicas y reducir el tiempo de purificaciÃ³n incrementando el volumen del sustrato frontal respecto al volumen del sustrato trasero, y mejorar considerablemente el rendimiento de purificaciÃ³n del sustrato frontal incrementando el diÃ¡metro de una salida con respecto al diÃ¡metro de una entrada, inclinando simultÃ¡neamente el fondo de la brida frontal para que se encare al centro del sustrato frontal.

El aparato de la presente invenciÃ³n presenta otras caracterÃsticas y ventajas que resultarÃ¡n evidentes a partir de los dibujos adjuntos o que se indican en mayor detalle en los mismos, los cuales se incorporan en la presente memoria, ademÃ¡s de la descripciÃ³n detallada de la invenciÃ³n a continuaciÃ³n, conjuntamente con el fin de explicar determinados principios de la presente invenciÃ³n.

BREVE DESCRIPCIÃ“N DE LOS DIBUJOS

La fig. 1 es una vista en perspectiva de un aparato catalizador de la tÃ©cnica relacionada.

La fig. 2 es una vista en secciÃ³n transversal de la fig. 1.

La fig. 3 es una vista en perspectiva de un aparato catalizador segÃºn una realizaciÃ³n ejemplar de la presente invenciÃ³n.

La fig. 4 es una vista en secciÃ³n transversal de la fig. 3.

Debe entenderse que los dibujos adjuntos no son necesariamente a escala, y que presentan una representaciÃ³n algo simplificada de diversas caracterÃsticas ilustrativas de los principios bÃ¡sicos de la invenciÃ³n. Las caracterÃsticas de diseÃ±o especÃficas de la presente invenciÃ³n tal como se dan a conocer en la presente memoria, incluyendo, por ejemplo, dimensiones especÃficas, orientaciones, localizaciones y formas, se determinarÃ¡n en parte a partir de la aplicaciÃ³n pretendida y ambiente de uso particulares.

DESCRIPCIÃ“N DETALLADA DE LA INVENCIÃ“N

A continuaciÃ³n se hace referencia en detalle a diversas realizaciones de la presente invenciÃ³n o invenciones, los ejemplos de la cual se ilustran en los dibujos adjuntos y se describen posteriormente. Aunque la invenciÃ³n o invenciones se describirÃ¡n conjuntamente con realizaciones ejemplares, debe entenderse que la presente descripciÃ³n no pretende limitar la invenciÃ³n o invenciones a dichas realizaciones ejemplares. Por el contrario, la invenciÃ³n o invenciones pretenden cubrir no sÃ³lo las realizaciones ejemplares, sino tambiÃ©n diversas alternativas, modificaciones, equivalentes y otras realizaciones, que pueden encontrarse comprendidas dentro del alcance de la invenciÃ³n segÃºn se define en las reivindicaciones adjuntas.

Las figs. 3 y 4 muestran vistas que ilustran un aparato catalizador segÃºn una realizaciones ejemplar de la presente invenciÃ³n.

Un aparato catalizador 20 segÃºn una realizaciÃ³n ejemplar de la presente invenciÃ³n, tal como se muestra en las figuras, incluye una carcasa 21 que es una unidad hueca con ambos extremos abiertos; una tapa de carcasa 22 soldada a una parte de la circunferencia exterior de la carcasa 21, un sustrato frontal 23 y un sustrato trasero 24 que se insertan en la carcasa 21 y se fijan alejados uno de otro; pantallas 25, 26 que cubren los sustratos frontal 23 y trasero 24, respectivamente, una brida frontal 27 conectada a un extremo de la carcasa 21, la cual se une con un tubo silenciador frontal conectado a un colector de escape y presenta un fondo 27a inclinado hacia el centro del sustrato frontal 23 en la secciÃ³n transversal vertical, una brida trasera 28 conectada al otro extremo de la carcasa 21 que se une a un tubo silenciador trasero, y un orificio detector 29 formado a travÃ©s de la carcasa 21 entre los sustratos frontal 23 y trasero 24 para unir un detector trasero de oxÃgeno (no mostrado) en una posiciÃ³n Ã³ptima.

Los sustratos frontal 23 y trasero 24 reducen una gran cantidad de contaminantes descargados a la atmÃ³sfera, mediante la aceleraciÃ³n de la disoluciÃ³n de los hidrocarburos, la oxidaciÃ³n del monÃ³xido de carbono y lar educciÃ³n de los Ã³xidos de nitrÃ³geno contenidos en los gases de escape.

En dicha configuraciÃ³n, el sustrato frontal 23 presenta un volumen mayor que el sustrato trasero 24, y el sustrato frontal 23 se encuentra dispuesto a menor distancia del motor con el fin de purificar mÃ¡s sustancias tÃ³xicas, de manera que resulta posible mejorar el rendimiento global de purificaciÃ³n de sustancias tÃ³xicas y reducir el tiempo de purificaciÃ³n.

AdemÃ¡s, la brida frontal 27 presenta una entrada 27b conectada con el tubo amortiguador frontal, permitiendo que los gases de escape fluyan en el interior, y una salida 27c conectada a un extremo de la carcasa 21, permitiendo que los gases de escape sean descargados, en el que el fondo 27a es una superficie gradualmente inclinada hacia arriba desde la entrada 27b hasta la salida 27c, de manera que la salida 27c se encuentra alineada con el centro del sustrato frontal 23.

Es decir, en la secciÃ³n transversal vertical de la brida frontal 27, el fondo 27b en el lado de entrada en la parte inferior se encuentra situado bajo el centro del sustrato frontal 23 y el fondo 27c en el lado de salida se encuentra gradualmente inclinado hacia arriba desde el fondo 27b del lado de entrada para que se encare al centro del sustrato frontal 23.

Mediante la inclinaciÃ³n del fondo 27a de la brida frontal 27, los gases de escape que fluyen en el interior a travÃ©s de la brida frontal 27 son guiados para que pasen a travÃ©s del centro del sustrato frontal 23 por el fondo 27a, mejorando considerablemente de esta manera el rendimiento de purificaciÃ³n de sustancias tÃ³xicas del sustrato frontal 15.

AdemÃ¡s, la brida frontal 27 estÃ¡ formado de manera que el diÃ¡metro D3 de la entrada 27b sea inferior al diÃ¡metro D4 de la salida 27c.

De acuerdo con lo anteriormente expuesto, los gases de escape la velocidad de flujo a travÃ©s de la brida frontal 27 de los cuales se ha reducido pasan a travÃ©s del sustrato frontal 23 a una velocidad baja y el sustrato frontal 23 de forma correspondiente presenta suficiente tiempo para purificar las sustancias tÃ³xicas, de manera que el rendimiento de purificaciÃ³n de sustancias tÃ³xicas del sustrato frontal 15 resulta significativamente mejorado.

AdemÃ¡s, la presente invenciÃ³n permite reducir el nÃºmero de partes y el coste mediante la fabricaciÃ³n de la carcasa 21 en forma de una sola unidad, no dividida en cascos superior e inferior.

AdemÃ¡s, los sustratos frontal 23 y trasero 24 se insertan en la carcasa 21 por ambos extremos y se fijan en la misma, de manera que se aplica una presiÃ³n uniforme en la superficie de los sustratos frontal 23 y trasero 24 y, en consecuencia, se mejora el rendimiento de purificaciÃ³n de los sustratos frontal 23 y trasero 24.

Es decir, los sustratos frontal 23 y trasero 24 se instalan completamente en la carcasa 21 mediante la fabricaciÃ³n de la carcasa 21 con un espacio en el que se disponen el sustrato frontal 23 y el segundo soporte 24, mediante la

AdemÃ¡s, la presente invenciÃ³n permite formar un orificio detector 29 en una posiciÃ³n Ã³ptima de manera que se 5 proporciona un detector trasero de oxÃgeno de rendimiento mÃ¡ximo sin incrementar el coste del molde, mediante la fabricaciÃ³n de la carcasa 21 en forma de una sola unidad.

Las descripciones anteriores de realizaciones ejemplares especÃficas de la presente invenciÃ³n se han presentado con fines ilustrativos y descriptivos. No pretenden ser exhaustivos o limitativos de la invenciÃ³n a las formas exactas 10 dadas a conocer, y evidentemente resultan posibles muchas modificaciones y variaciones a la luz de las enseÃ±anzas anteriormente proporcionadas. Las realizaciones ejemplares se seleccionaron y describieron con el fin de explicar determinados principios de la invenciÃ³n y su aplicaciÃ³n prÃ¡ctica, con el fin de permitir de esta manera que otros expertos en la materia realicen y utilicen diversas realizaciones ejemplares de la presente invenciÃ³n, asÃ como diversas alternativas y modificaciones de las mismas. Se pretende que el alcance de la invenciÃ³n se encuentre

15 definido por las reivindicaciones adjuntas a la presente memoria y los equivalentes de las mismas.

Claims

REIVINDICACIONES

1.

Aparato catalizador (20) para vehÃculos, que comprende:

una carcasa (21) que es una Ãºnica unidad hueca con ambos extremos distales abiertos, un sustrato frontal (23) y un sustrato trasero (24) dispuestos separadamente uno de otro con un espacio predeterminado entre ellos en la carcasa (21), y una brida frontal (27) conectada a uno de los extremos distales de la carcasa (21) unido a un tubo silenciador frontal conectado a un colector de escape y presenta una parte de fondo (27a) inclinada hacia el eje central del sustrato central (23) en la secciÃ³n transversal vertical, en el que la brida frontal (27) presenta una parte de entrada (27b) que se conecta con el tubo silenciador frontal y permite que los gases de escape fluyan en el interior, y una parte de salida (27c) conectada a uno de los extremos distales de la carcasa (21) y que permiten que los gases de escape sean descargados a travÃ©s del mismo, en el que la parte de fondo (27a) es una superficie que conecta la parte de entrada (27b) y la parte de salida (27c) y que se encuentra gradualmente inclinada hacia arriba desde la parte de entrada (27b) hasta la parte de salida (27c) de manera que el eje central de la salida se encuentra alineado con el eje central del sustrato frontal (23), caracterizado porque: el diÃ¡metro (D4) de la parte de salida (27c) de la brida frontal (27) se forma de mayor tamaÃ±o que el diÃ¡metro (D3) de la parte de entrada (27b).
2.

Aparato catalizador para vehÃculos segÃºn la reivindicaciÃ³n 1, en el que el sustrato frontal (23) es de mayor volumen que el sustrato trasero (24).
3.

Aparato catalizador para vehÃculos segÃºn la reivindicaciÃ³n 1, que comprende ademÃ¡s una brida trasera (28) conectada al otro extremo distal de la carcasa (21) que se conecta con un tubo silenciador trasero.
4.

Aparato catalizador para vehÃculos segÃºn la reivindicaciÃ³n 1, que comprende ademÃ¡s pantallas (25, 26) que cubren el sustrato frontal (23) y el sustrato trasero (24), respectivamente.
5.

Aparato catalizador para vehÃculos segÃºn la reivindicaciÃ³n 1, que comprende ademÃ¡s un orificio detector

(29) formado a travÃ©s de la carcasa (21) en el espacio predeterminado formado entre el sustrato frontal (23) y el sustrato trasero (24) para conectar un detector de oxÃgeno al mismo.
6.

Aparato catalizador para vehÃculos segÃºn la reivindicaciÃ³n 1, que comprende ademÃ¡s una tapa de carcasa

(22) que se une a una parte de la circunferencia exterior de la carcasa (21).