專利名稱：：緊湊耦合催化轉(zhuǎn)化器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種緊湊耦合催化轉(zhuǎn)化器。特別涉及這樣一種緊湊耦合催化轉(zhuǎn)化器，其中用于催化劑的殼體的結(jié)構(gòu)和用于氧傳感器的配置的結(jié)構(gòu)被簡(jiǎn)化使得配置性能增強(qiáng)，并且前催化劑的涂覆比率被最優(yōu)化使得催化轉(zhuǎn)化器的效率增強(qiáng)并且制造成本降低。
背景技術(shù)：
：催化轉(zhuǎn)化器(或催化劑轉(zhuǎn)化器)是一種設(shè)備，其將包含在廢氣中的一氧化碳、碳?xì)浠衔?、一氧化二氮等轉(zhuǎn)化成例如水、二氧化碳等無(wú)害材料。傳統(tǒng)的催化轉(zhuǎn)化器具有涂有用于催化劑的金屬的襯底，并且所述襯底由底板支撐并且布置在金屬殼體中。鉑(Pt)、銠(Rh)、或鈀(Pd)用于涂覆所述襯底。根據(jù)位置可以把傳統(tǒng)的催化轉(zhuǎn)化器分為直接與排氣歧管連接的排氣歧管催化轉(zhuǎn)化器(manifoldcatalyticconverter)(或加溫催化轉(zhuǎn)化器)，與排氣歧管分離并且在回氣管的中間配置在車輛地板上的地板下催化轉(zhuǎn)化器(UCC)，和從排氣歧管分離但是比地板下催化轉(zhuǎn)化器更近的緊湊耦合催化轉(zhuǎn)化器(CCC轉(zhuǎn)化器)。催化轉(zhuǎn)化器根據(jù)要求配置一種或兩種催化劑。圖la和圖lb分別是傳統(tǒng)CCC催化轉(zhuǎn)化器的示意圖和透視圖，圖2是另一種傳統(tǒng)CCC催化轉(zhuǎn)化器的示意圖。如圖la和lb中所示，一種傳統(tǒng)CCC催化轉(zhuǎn)化器1配置了幾乎彼此接觸并且插入到一個(gè)殼體3中的兩種不同催化劑5，并且傳統(tǒng)CCC催化轉(zhuǎn)化器1被布置成遠(yuǎn)離排氣歧管7并排放廢氣。氧傳感器9布置在傳統(tǒng)CCC催化轉(zhuǎn)化器1的前部和后部，并且傳統(tǒng)CCC催化轉(zhuǎn)化器1由理論上的空氣/燃料比控制。然而，在傳統(tǒng)CCC催化轉(zhuǎn)化器1中的兩種催化劑5幾乎彼此接觸，使得后催化劑的橫截面的效率減小。如圖2中所示，另一種傳統(tǒng)CCC催化轉(zhuǎn)化器10的前催化劑11和后催化劑13分別布置在前殼體15和后殼體17中，并且由中心錐體14連接。前催化劑11由布置在前催化劑11的前面的前錐體12連接到排氣歧管，并且后催化劑13由布置在后催化劑13的后面的后錐體16連接到回氣管。在該情況下，氧催化劑分別配置在前錐體12和中心錐體14中。然而，傳統(tǒng)催化轉(zhuǎn)化器需要多個(gè)錐體和殼體，使得罐裝的制造成本高，并且也需要多個(gè)焊接過(guò)程從而制造過(guò)程增加。當(dāng)氧傳感器被配置到傳統(tǒng)CCC催化轉(zhuǎn)化器時(shí)，圓柱凸起通過(guò)焊接固定到殼體，使得氧傳感器的配置角受到殼體形狀的限制。所以，當(dāng)氧傳感器的配置角被改變時(shí)，殼體的形狀必須改變。由于前殼體的直徑的尺寸，在把殼體裝配到排氣歧管、回氣管等時(shí)，組裝工具可能容易與殼體干涉。前催化劑必須被布置成盡可能靠近發(fā)動(dòng)機(jī)以便催化轉(zhuǎn)化器快速達(dá)到點(diǎn)火溫度(啟動(dòng)催化劑的溫度)。然而，由于上述干涉而難以將前催化劑布置成靠近發(fā)動(dòng)機(jī)。在該背景部分中公開的以上信息僅僅用于增強(qiáng)對(duì)本發(fā)明的背景的理解，所以它可能包含并不形成在該國(guó)中本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明試圖提供一種緊湊耦合催化轉(zhuǎn)化器，其具有的優(yōu)點(diǎn)是用于催化劑的殼體的結(jié)構(gòu)和用于氧傳感器的配置的結(jié)構(gòu)被簡(jiǎn)化，使得配置性能增強(qiáng)，并且前催化劑的涂覆比率被最優(yōu)化，使得催化轉(zhuǎn)化器的效率增強(qiáng)并且制造成本降低。本發(fā)明也試圖提供一種緊湊耦合催化轉(zhuǎn)化器，其具有的優(yōu)點(diǎn)是前催化劑被布置成緊靠發(fā)動(dòng)機(jī)，使得點(diǎn)火特性被提高，前催化劑的涂覆比率被最優(yōu)化，并且后催化劑的橫截面的效率被提高，使得ccc催化轉(zhuǎn)化器的效率被提高。根據(jù)本發(fā)明的典型實(shí)施例的CCC催化轉(zhuǎn)化器包括為圓柱形的前催化劑和后催化劑，其涂有金屬催化劑，并且彼此分離地布置；和催化劑蓋，其包括覆蓋前催化劑和后催化劑的上部的上殼體和覆蓋前催化劑和后催化劑的下部的下殼體，并且上和下殼體為半圓柱形，其中催化劑蓋的一端與連接到排氣歧管的前回氣管連接，而催化劑蓋的另一端與排放廢氣的后回氣管連接。氧傳感器可以布置在前催化劑和后催化劑之間。所述氧傳感器可以插入到氧傳感器凸起中，所述凸起沿著上殼體和下殼體的圓周形狀形成使得所述氧傳感器凸起的一個(gè)邊緣比另一個(gè)邊緣長(zhǎng)。所述氧傳感器凸起可以具有根據(jù)所述氧傳感器的配置角制造的內(nèi)表面o前催化劑的直徑可以是第一預(yù)定長(zhǎng)度以便不妨礙用于組裝下殼體和前回氣管的組裝工具。前催化劑可以被布置成在第二預(yù)定長(zhǎng)度靠近前回氣管以便減小達(dá)到啟動(dòng)催化劑的溫度的時(shí)間。前催化劑的長(zhǎng)度可以短于后催化劑的長(zhǎng)度。前催化劑可以包括分別涂有不同量和不同類型的金屬催化劑的第一涂層部分和第二涂層部分。催化劑蓋可以在前催化劑和后催化劑伸出，并且催化劑蓋可以在前催化劑的前部、在后催化劑的后部、和在前催化劑和后催化劑之間的部分凹入。圖la和圖lb分別是傳統(tǒng)CCC催化轉(zhuǎn)化器的示意圖和透視圖。圖2是另一種傳統(tǒng)CCC催化轉(zhuǎn)化器的示意圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明的典型實(shí)施例的CCC催化轉(zhuǎn)化器的示意圖。圖4是根據(jù)本發(fā)明的典型實(shí)施例的CCC催化轉(zhuǎn)化器的透視圖。圖5是根據(jù)本發(fā)明的典型實(shí)施例的CCC催化轉(zhuǎn)化器的內(nèi)部透視圖。圖6是根據(jù)本發(fā)明的典型實(shí)施例的CCC催化轉(zhuǎn)化器的底側(cè)透視圖。圖7a和7b分別是CCC催化轉(zhuǎn)化器的部分橫截面圖和透視圖，其顯示了根據(jù)本發(fā)明的典型實(shí)施例的氧傳感器凸起的配置。圖8是根據(jù)本發(fā)明的典型實(shí)施例的CCC催化轉(zhuǎn)化器的示意圖，其顯示了涂層狀態(tài)的裝配體。圖9是根據(jù)本發(fā)明的典型實(shí)施例的CCC催化轉(zhuǎn)化器的透視圖，其顯示了催化劑蓋和前回氣管的裝配體。圖10是解析圖，其通過(guò)比較在根據(jù)本發(fā)明的典型實(shí)施例的CCC催化轉(zhuǎn)化器的襯底的橫截面的流體速度的均勻分布率和在傳統(tǒng)CCC催化轉(zhuǎn)化器的襯底的橫截面的流體速度的均勻分布率顯示了流量提高。*圖中代表主要元件的附圖標(biāo)記描述<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將在下文參考附圖更全面地描述本發(fā)明。圖3是根據(jù)本發(fā)明的典型實(shí)施例的CCC催化轉(zhuǎn)化器的示意圖，圖4是根據(jù)本發(fā)明的典型實(shí)施例的CCC催化轉(zhuǎn)化器的透視圖，并且圖5是根據(jù)本發(fā)明的典型實(shí)施例的CCC催化轉(zhuǎn)化器的內(nèi)部透視圖。圖6是根據(jù)本發(fā)明的典型實(shí)施例的CCC催化轉(zhuǎn)化器的底側(cè)透視圖，圖7a和7b分別是CCC催化轉(zhuǎn)化器的部分橫截面圖和透視圖，其顯示了根據(jù)本發(fā)明的典型實(shí)施例的氧傳感器凸起的配置，并且圖8是根據(jù)本發(fā)明的典型實(shí)施例的CCC催化轉(zhuǎn)化器的示意圖，其顯示了涂層狀態(tài)的裝配體。圖9是根據(jù)本發(fā)明的典型實(shí)施例的CCC催化轉(zhuǎn)化器的透視圖，其顯示了催化劑蓋和前回氣管的裝配體，并且圖10是解析圖，其通過(guò)比較在根據(jù)本發(fā)明的典型實(shí)施例的CCC催化轉(zhuǎn)化器的襯底的橫截面的流體速度的均勻分布率和在傳統(tǒng)CCC催化轉(zhuǎn)化器的襯底的橫截面的流體速度的均勻分布率顯示了流量提高。如圖3至8所示，根據(jù)本發(fā)明的典型實(shí)施例的緊湊耦合催化轉(zhuǎn)化器(CCC轉(zhuǎn)化器)包括具有下殼體112和上殼體114的催化劑蓋110，布置在下殼體112上的氧傳感器122，以及前催化劑130和后催化劑140，其涂有用于凈化廢氣的金屬催化劑并且布置在下殼體112和上殼體114中。前連接凸緣112a形成于CCC催化轉(zhuǎn)化器100的一端，并且前連接凸緣112a連接CCC催化轉(zhuǎn)化器100和連接到排氣歧管200的前回氣管300。后連接凸緣112b形成于CCC催化轉(zhuǎn)化器100的另一端，并且后連接凸緣112b連接CCC催化轉(zhuǎn)化器100和排放通過(guò)CCC催化轉(zhuǎn)化器100的廢氣的后回氣管400。CCC催化轉(zhuǎn)化器100包括覆蓋前催化劑130和后催化劑140的上部的上殼體114，和覆蓋前催化劑130和后催化劑140的下部的下殼體112,其中上殼體114和下殼體112為半圓柱形。催化劑蓋110在前催化劑130和后催化劑140伸出，并且催化劑蓋110在前催化劑130的前部、在后催化劑140的后部、和在前催化劑130和后催化劑140之間的部分凹入。下殼體112和上殼體114可以通過(guò)突出部、鉤、插入、或焊接進(jìn)行連接。然而，根據(jù)本發(fā)明的典型實(shí)施例的CCC催化轉(zhuǎn)化器100通過(guò)罐裝整體形成而沒有連接錐體或多余的焊接。所以，可以降低CCC催化轉(zhuǎn)化器100的制造成本并且焊接過(guò)程可以被最小化。如圖6中所示，氧傳感器凸起120形成于下殼體112上用于配置氧傳感器122。如圖7中所示，氧傳感器凸起120固定到圓形的催化劑蓋110使得氧傳感器凸起120沿著催化劑蓋110的圓周形狀形成，并且氧傳感器凸起120的一個(gè)邊緣比另一個(gè)邊緣長(zhǎng)。即氧傳感器凸起120的形狀是不對(duì)稱圓柱體。因而，它逐漸從下殼體112的上部向下殼體112的下部?jī)A斜使得圓柱體的上半部的長(zhǎng)度短于圓柱體的下半部的長(zhǎng)度。氧傳感器凸起的內(nèi)表面根據(jù)氧傳感器122的配置角制造成直線或曲線。因此，當(dāng)氧傳感器122的配置角改變時(shí)，殼體112的形狀不需要改變。因而，僅僅改變氧傳感器凸起120的內(nèi)表面可以相應(yīng)改變氧傳感器122的配置角。如圖8中所示，前催化劑130包括分別涂有不同量和不同類型的金屬催化劑的第一涂層部分132和第二涂層部分134。第一涂層部分132可以涂有鈀(Pd)并且第二涂層部分134可以涂有鈀(Pd)和銠(Rh)的混合物。金屬催化劑的涂覆量越大，凈化廢氣的能力越好。然而，金屬催化劑是昂貴的，因此需要最優(yōu)化涂覆比率。在根據(jù)本發(fā)明的典型實(shí)施例的CCC催化轉(zhuǎn)化器100中，當(dāng)?shù)谝煌繉硬糠?32的長(zhǎng)度被確定為50mm(土10mm)時(shí)，涂覆體積可以為大約0.35L，而當(dāng)?shù)谝煌繉?32的長(zhǎng)度被確定為40mm時(shí)，涂覆體積可以為大約0.27L。并且當(dāng)?shù)谝煌繉?32的長(zhǎng)度被確定為60mm時(shí)，涂覆體積可以為大約0.41L。可以根據(jù)車輛和廢氣量使用不同的涂覆比率和不同類型的金屬催化劑。如圖10中所示，前催化劑130和后催化劑140分離地布置。由于前催化劑130和后催化劑140分離地布置，因此形成了廢氣的混合區(qū)域使得后催化劑140的橫截面的效率提高，并且CCC催化轉(zhuǎn)化器100的效率提高。在根據(jù)本發(fā)明的典型實(shí)施例的CCC催化轉(zhuǎn)化器100中，流體速度的均勻分布率從傳統(tǒng)CCC催化轉(zhuǎn)化器中的0.88增加到本發(fā)明的典型實(shí)施例中的0.97。即，該比率增加大約10%。如圖9中所示，與圖lb中所示的傳統(tǒng)前催化劑11的直徑L3相比，圖4中所示的前催化劑11的直徑L6減小大約12.7mm，使得提供了用于組裝工具的組裝CCC催化轉(zhuǎn)化器100的空間?？梢苑乐笴CC催化轉(zhuǎn)化器IOO和組裝工具的干涉以使容易執(zhí)行組裝過(guò)程。前催化劑130的直徑L6是第一確定長(zhǎng)度，并且可以根據(jù)車輛或廢氣量改變?cè)摰谝淮_定長(zhǎng)度。與圖lb中所示的傳統(tǒng)前催化劑11的長(zhǎng)度L2相比，圖4中所示的前催化劑130的長(zhǎng)度L5減小大約14.7mm。所以，前催化劑130的長(zhǎng)度短于后催化劑140的長(zhǎng)度。由于最優(yōu)化的涂覆比率，前催化劑130的長(zhǎng)度可以被縮短。圖4中所示的長(zhǎng)度L4與圖lb中的長(zhǎng)度Ll相比縮短大約29mm。所以，CCC催化轉(zhuǎn)化器100的性能提高并且CCC轉(zhuǎn)化器可以比傳統(tǒng)CCC催化轉(zhuǎn)化器1快三秒達(dá)到點(diǎn)火溫度。可以根據(jù)車輛或廢氣量改變前催化劑130的直徑、長(zhǎng)度、和位置。與傳統(tǒng)CCC催化轉(zhuǎn)化器10相比，根據(jù)本發(fā)明的典型實(shí)施例的CCC催化轉(zhuǎn)化器可以省略焊接過(guò)程，并且不需要像殼體15和17、錐體12、14和16等這樣的部件，使得部件的數(shù)量可以減小。由于部件的數(shù)量可以減小，因此排氣系統(tǒng)的重量可以減小并且制造成本可以降低。根據(jù)本發(fā)明的典型實(shí)施例，用于催化劑的殼體的結(jié)構(gòu)和用于氧傳感器的配置的結(jié)構(gòu)被簡(jiǎn)化使得配置性能增強(qiáng)，并且制造過(guò)程減少使得成本降低。由于前催化劑的涂覆比率被最優(yōu)化并且CCC催化轉(zhuǎn)化器的位置靠近發(fā)動(dòng)機(jī)，因此CCC催化轉(zhuǎn)化器的性能增強(qiáng)。如上所述，可以降低制造成本，可以降低CCC催化轉(zhuǎn)化器的重量，可以減小背壓(backpressure),并且可以增強(qiáng)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。盡管結(jié)合當(dāng)前認(rèn)為可行的典型實(shí)施方式描述了本發(fā)明，應(yīng)當(dāng)理解的是本發(fā)明并不限于所公開的實(shí)施方式，而是相反，旨在覆蓋包括在附屬的權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)的各種修改和等效布置。權(quán)利要求1.一種緊湊耦合催化轉(zhuǎn)化器，其包括圓柱形的前催化劑和后催化劑，其涂有金屬催化劑并且彼此分離地布置；以及催化劑蓋，其包括覆蓋前催化劑和后催化劑的上部的上殼體和覆蓋前催化劑和后催化劑的下部的下殼體，并且上殼體和下殼體為半圓柱形，其中催化劑蓋的一端與連接到排氣歧管的前回氣管連接，而催化劑蓋的另一端與排放廢氣的后回氣管連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的緊湊耦合催化轉(zhuǎn)化器，其中氧傳感器布置在前催化劑和后催化劑之間。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的緊湊耦合催化轉(zhuǎn)化器，其中所述氧傳感器插入到氧傳感器凸起中，所述凸起沿著上殼體和下殼體的圓周形狀形成，使得所述氧傳感器凸起的一個(gè)邊緣比另一個(gè)邊緣長(zhǎng)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的緊湊耦合催化轉(zhuǎn)化器，其中所述氧傳感器凸起具有根據(jù)所述氧傳感器的配置角制造的內(nèi)表面。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的緊湊耦合催化轉(zhuǎn)化器，其中前催化劑的直徑是第一預(yù)定長(zhǎng)度以便不妨礙用于組裝下殼體和前回氣管的組裝工具。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的緊湊耦合催化轉(zhuǎn)化器，其中前催化劑被布置成在第二預(yù)定長(zhǎng)度靠近前回氣管，以便減小達(dá)到啟動(dòng)催化劑的溫度的時(shí)間。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的緊湊耦合催化轉(zhuǎn)化器，其中前催化劑的長(zhǎng)度短于后催化劑的長(zhǎng)度。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的緊湊耦合催化轉(zhuǎn)化器，其中前催化劑包括分別涂有不同量和不同類型的金屬催化劑的第一涂層部分和第二涂層部分。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的緊湊耦合催化轉(zhuǎn)化器，其中催化劑蓋在前催化劑和后催化劑伸出，并且催化劑蓋在前催化劑的前部、在后催化劑的后部、和在前催化劑和后催化劑之間的部分凹入。全文摘要根據(jù)本發(fā)明的典型實(shí)施例的緊湊耦合催化轉(zhuǎn)化器包括為圓柱形的前催化劑和后催化劑，其涂有金屬催化劑，并且彼此分離地布置；和催化劑蓋，其包括覆蓋前催化劑和后催化劑的上部的上殼體和覆蓋前催化劑和后催化劑的下部的下殼體，并且上殼體和下殼體為半圓柱形，其中催化劑蓋的一端與連接到排氣歧管的前回氣管連接，而催化劑蓋的另一端與排放廢氣的后回氣管連接。根據(jù)本發(fā)明的典型實(shí)施例，用于催化劑的殼體的結(jié)構(gòu)和用于氧傳感器的配置的結(jié)構(gòu)被簡(jiǎn)化，使得配置性能和凈化性能增強(qiáng)。而且，背壓減小使得發(fā)動(dòng)機(jī)性能增強(qiáng)，并且制造過(guò)程減少使得成本降低。文檔編號(hào)F01N3/28GK101187328SQ200710163010公開日2008年5月28日申請(qǐng)日期2007年9月28日優(yōu)先權(quán)日2006年10月2日發(fā)明者金聲謹(jǐn),金相范申請(qǐng)人:現(xiàn)代自動(dòng)車株式會(huì)社