汽车地板下催化装置 【技术领域】
一般来说，本发明涉及一种汽车地板下催化装置。具体来说地板下催化装置包括一个紧密构造的凸缘，其允许从催化装置一侧相对容易地接近，以及使催化装置的位置接近发动机，由此催化剂迅速到达熄灯温度(LOT)。此外，该催化装置包括具有圆形截面的催化剂载体来用于废气的均匀流量分配。
背景技术
典型地，汽车的地板下催化装置暴露在极端环境下，例如噪音，高温导致的热膨胀，废气的腐蚀等。考虑到上述情况，开发了各种催化装置。例如，公开号为2002-97942的日本专利中提供了一种用于防止护壳和外部容器被热膨胀损坏的圆柱催化剂转换器。
根据公开号为11-270335的日本专利，其中提供了一个能够降低噪音并增加绝缘的催化剂转换器。此外，该设计通过消除整体地将前后扩散器焊接到催化剂转换器的过程来吸收扩散器和催化剂转换器之间的热膨胀的差异。
公开号为11-50839的日本专利公开了一种具有装配凸缘的催化剂转换器盖板，其能在保证足够机械强度地同时降低噪音与重量。此外，根据公开号为7-180544的日本专利，其中提供了一种能够通过提供有罩壳的保护器而不用附加部件来实现期望的密封罩壳的催化剂转换器。
因此，一种传统地板下催化装置包括两个蜂窝结构的催化剂载体，其通过在其上涂覆的催化剂净化废气。能够支撑催化剂载体的两个垫子，四个能够防止垫子被腐蚀的密封构件，按照此方法构造，使得垫子不暴露在废气中。此外，一个外壳包围了催化剂载体和垫子，而盖板防止对装置的热损伤和冲击损伤。后凸缘部件和前凸缘部件在车辆和管子的基本上纵向方向中连接到排气管。
由于地板下催化装置的净化性能通常在350℃以上最优化，优选地应将催化装置安置在发动机附近以减少预热时间。更优选地减少了催化装置的热容量因此减少了热损失。
在传统地板下催化装置中，由于催化装置的制造通常在排气管的一侧进行，需要保证长度大约为200mm的工作空间以防止工作工具和汽车的其它元件之间的干扰，例如动力转向齿轮箱、稳定杆和驱动轴。这意味着催化装置应不可避免地远离发动机至少200mm放置。考虑到两个催化剂载体经常在一定的间距内放置的事实，存在冲击催化装置的可能。此外，传统催化装置的缺点在于由于与有一个催化剂载体的催化装置相比具有附加的密封构件，因此其费用增加。
由于废气流的分配在椭圆形的传统催化剂载体的截面中并不均匀，所以不能获得催化装置期望的预热效应和废气的期望的净化性能。为了补偿预热效应和净化性能，附加地需要增加体积。然而，催化装置总体积的增加导致经济方面的缺点。此外，典型的用于外壳与盖板的连接装置的铆接机构(clinching mechanism)没有被固定并且部件在使用过程中经常松弛。
【发明内容】
本发明的实施方式提供了一种用于汽车的地板下催化装置，其能够克服传统技术中的缺点。本发明的一个主要目的是提供一种具有紧凑结构的凸缘的汽车地板下催化装置，其在催化装置的凸缘与排气管连接时通过工作工具从催化装置一侧易于接近。该催化装置还安置在发动机附近，因此其上涂覆的催化剂迅速达到熄灯温度。
本发明的另一目的是提供一种具有圆形截面的催化剂载体的地板下催化装置用于其中废气的均匀流量分配。因此，催化装置的净化性能提高而总体积减少并且生产成本降低。
根据地板下催化装置的一种实施方式，一个能够通过涂覆在其上的催化剂净化废气的蜂窝结构的催化剂载体包括用来支撑催化剂载体的垫子和用来防止垫子被腐蚀的密封构件。一个外壳包围了催化剂载体和其中的垫子，并且壳板防止热损伤与冲击损伤传输到催化装置。一个前管与前凸缘部件在车辆的基本上纵向方向中连接到排气管，其中，前凸缘向催化剂载体倾斜，因此当催化装置连接到排气管时，工作工具可以容易地从下侧接近。此外，该前管与前凸缘整体形成。
该催化剂载体以单一结构形成，由此相关部件的数目，例如用于支撑催化剂载体的垫子以及用于防止垫子被腐蚀的密封构件可以被减少。该催化剂载体优选地具有基本上圆形横截面，用来在它的横截面中获得均匀的流量分配。外壳两侧的拐角部分以及盖板由铆接结构中的盖板的固定部件所环绕。
【附图说明】
以下将结合附图说明本发明的上述方面和其他特征，其中；
图1为表示本发明实施方式的汽车地板下催化装置的透视图；
图2为表示本发明实施方式的汽车地板下催化装置正视图；
图3为表示本发明实施方式的汽车地板下催化装置的侧视图；
图4为表示本发明实施方式的汽车地板下催化装置的废气流量分配指数图；
图5为表示本发明实施方式的汽车地板下催化装置热应变程度的图示；
图6为本发明实施方式的地板下催化装置中发动机旋转的背压的图示；
图7为表示本发明实施方式的汽车地板下催化装置中排气系统的前凸缘和管道的连接作业图；
图8表示本发明实施方式的汽车地板下催化装置中外壳与盖板的连接结构。
【具体实施方式】
根据图1，地板下催化装置10包括一个紧凑结构的凸缘16，其在催化装置10的凸缘16与汽车排气管200(FIG.7)连接时，使得工作工具从催化装置10的一侧容易地接近催化装置10。此种凸缘16还使催化装置10放置在发动机附近，因此催化装置10中的催化剂成分迅速达到熄灯温度(LOT)。此外，催化装置10包括催化剂载体11，其具有基本上圆形的截面用于通过其中的废气的均匀流量分配。
如图1-3所述，该地板下催化装置10包括蜂窝结构的催化剂载体11，其通过涂覆在其上的催化剂净化废气。一个前凸缘部件16沿着车身的基本上纵向的方向连接到排气管200。一个垫子12被提供来牢固地支撑催化剂载体11。该垫子12配置有密封构件13，其能够通过防止垫子12暴露在废气中来防止其被腐蚀。还设置一个盖板15来使催化装置免受热损伤和冲击损伤。外壳14包围了催化剂载体11和垫子12。连接到排气管200上的一个前凸缘部件16和后凸缘17在催化装置10的两端形成。
根据一种实施方式，催化剂载体11由密集结构实现，其中两个结构结合在一个结构中。因此，支撑催化剂载体11的垫子12，同样形成为单一结构。两个密封构件13安装在垫子12的两端，防止废气渗透到垫子12中。在催化剂载体11中，采用一个圆形横截面来在催化剂载体11的横截面中实现均匀流量分配。因此，相对椭圆形横截面的传统催化剂载体可以减少催化剂载体12的体积。此外，催化剂载体11的结构被压缩，因此垫子12与密封构件13的数目减少，由此导致地板下催化装置10的全部尺寸的减少。同样，外壳14和盖板15的尺寸也相应减小。
根据图4，催化装置10的一个实施方式采用基本上圆形横截面，由此废气的流量分配与传统的指数约0.877相比达到约0.972的均匀性指数(uniformity index)。此外，本发明的具有圆形横截面结构的总体积从大约1.8L变为大约1.52L。如图5所示，在基于变为圆形横截面结构的热应变程度的图中，可以获得大约60％的提高(0.86-＞0.27：最大应变程度)，因此极大地提高了耐用性。
如图6所示，通过采用具有低流阻的低单元(low cell)/薄单元(thincell)构成的催化剂载体11防止了背压的提高。地板下催化装置10的性能取决于催化剂成分的活化速度。因此，其优点在于温度迅速达到熄灯温度(LOT)。因此，如图7所示，凸缘结构和固定单元以紧凑的尺寸构造，由此制造工作在地板下催化装置10的一侧进行，用来使前凸缘单元16连接到排气管200。因此，地板下催化装置10在不干扰汽车的其它部件的情况下放置在汽车发动机附近，例如，动力转向齿轮箱，稳定杆，和驱动轴等等。根据一种实施方式，前凸缘部件16优选地通过将铸造型凸缘16a一体连接到前管16b来形成。前凸缘部件16同样优选地连接到外壳14。
前凸缘部件16向催化装置11倾斜大约20度，因此在催化装置连接到汽车的排气管200时，工作工具300(图7)可以从下侧容易地插入或接近。也就是说，前凸缘部件16的管16b的下部部件相对其上部部件较长以方便工作工具300的接近。管16b的前端具有倾斜结构。此外，管16b和凸缘16a可以整体形成。
前凸缘16a还设置有固定工具，例如螺栓和螺母来将其固定到汽车上，固定过程可以在催化装置10一侧进行。由于地板下催化装置10放置在发动机附近，该催化装置10的LOT性能提高。因此，催化装置可以由包括非常少量贵重金属的不昂贵装置代替。根据一种优选实施方式，一个Pt催化剂可以由Pd催化剂代替，而维持与传统技术相同的净化性能。因此，生产成本可以降低。
如图8所示，用于将盖板15连接到外壳14上的铆接方法是指外壳14的两侧由盖板15覆盖的方法。一个稳定固定是通过改变铆接部分的位置和形状来获得的。因此在本发明中消除了额外的焊接工作。也就是说，在传统技术中，盖板150仅铆接到外壳14两侧的直线3段(外壳的前/中/后直线段)，因此，铆接固定部件151可以被外部冲击损伤或拓宽并从外壳140处脱离并由此产生很多噪音。因此在传统技术中，急需一种测量法。然而，根据本发明的一个实施方式，外壳14两侧的拐角部分(14a)的至少一个通过盖板15的固定部件15a铆接来由此获得非常稳定的结构，因此不需要额外的连接工作。
根据另一个实施方式，该地板下催化装置包括一个紧凑结构的凸缘，其在催化装置的凸缘与排气管连接时允许工作工具从催化装置一侧进入。该紧凑结构的凸缘还使催化装置能够安置在发动机附近，因此催化剂迅速到达熄灯温度。此外，催化装置包括一个圆形横截面的催化剂载体用于废气的均匀流量分配，由此在没有降低废气净化性能的情况下催化装置的总体积可以从传统催化装置降低。
与传统催化装置相比，本发明具有以下进步和优点。即使催化剂载体的体积从1.8L变到1.52L，该LOT性能和催化装置的净化性能被提高，且背压仍被维持在基本相同的水平。此外，通过减少生产所需的垫子的数目，用垫子覆盖催化剂载体的工序可以被简化。一个前凸缘的紧凑结构能够避免前凸缘和前管之间的焊接过程。此外，额外的焊接过程可以通过改进盖班铆接结构的结构来消除。通过采用单一结构的催化剂载体，许多相关部件，例如垫子和密封构件可以显著减少，因此导致费用的减少。