CN101187328A - 紧凑耦合催化转化器 - Google Patents

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CN101187328A CNA2007101630107A CN200710163010A CN101187328A CN 101187328 A CN101187328 A CN 101187328A CN A2007101630107 A CNA2007101630107 A CN A2007101630107A CN 200710163010 A CN200710163010 A CN 200710163010A CN 101187328 A CN101187328 A CN 101187328A
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Abstract

根据本发明的典型实施例的紧凑耦合催化转化器包括：为圆柱形的前催化剂和后催化剂，其涂有金属催化剂，并且彼此分离地布置；和催化剂盖，其包括覆盖前催化剂和后催化剂的上部的上壳体和覆盖前催化剂和后催化剂的下部的下壳体，并且上壳体和下壳体为半圆柱形，其中催化剂盖的一端与连接到排气歧管的前回气管连接，而催化剂盖的另一端与排放废气的后回气管连接。根据本发明的典型实施例，用于催化剂的壳体的结构和用于氧传感器的配置的结构被简化，使得配置性能和净化性能增强。而且，背压减小使得发动机性能增强，并且制造过程减少使得成本降低。

Description

紧凑耦合催化转化器
相关申请的交叉引用
本申请要求于2006年10月2日在韩国知识产权局申请的韩国专利申请No.10-2006-0097328的优先权和权益，上述申请的全部内容被引用于此以作参考。
技术领域
本发明涉及一种紧凑耦合催化转化器。特别涉及这样一种紧凑耦合催化转化器，其中用于催化剂的壳体的结构和用于氧传感器的配置的结构被简化使得配置性能增强，并且前催化剂的涂覆比率被最优化使得催化转化器的效率增强并且制造成本降低。
背景技术
催化转化器(或催化剂转化器)是一种设备，其将包含在废气中的一氧化碳、碳氢化合物、一氧化二氮等转化成例如水、二氧化碳等无害材料。
传统的催化转化器具有涂有用于催化剂的金属的衬底，并且所述衬底由底板支撑并且布置在金属壳体中。铂(Pt)、铑(Rh)、或钯(Pd)用于涂覆所述衬底。
根据位置可以把传统的催化转化器分为直接与排气歧管连接的排气歧管催化转化器(manifold catalytic convener)(或加温催化转化器)，与排气歧管分离并且在回气管的中间配置在车辆地板上的地板下催化转化器(UCC)，和从排气歧管分离但是比地板下催化转化器更近的紧凑耦合催化转化器(CCC转化器)。催化转化器根据要求配置一种或两种催化剂。
图1a和图1b分别是传统CCC催化转化器的示意图和透视图，图2是另一种传统CCC催化转化器的示意图。
如图1a和1b中所示，一种传统CCC催化转化器1配置了几乎彼此接触并且***到一个壳体3中的两种不同催化剂5，并且传统CCC催化转化器1被布置成远离排气歧管7并排放废气。氧传感器9布置在传统CCC催化转化器1的前部和后部，并且传统CCC催化转化器1由理论上的空气/燃料比控制。
然而，在传统CCC催化转化器1中的两种催化剂5几乎彼此接触，使得后催化剂的横截面的效率减小。
如图2中所示，另一种传统CCC催化转化器10的前催化剂11和后催化剂13分别布置在前壳体15和后壳体17中，并且由中心锥体14连接。前催化剂11由布置在前催化剂11的前面的前锥体12连接到排气歧管，并且后催化剂13由布置在后催化剂13的后面的后锥体16连接到回气管。在该情况下，氧催化剂分别配置在前锥体12和中心锥体14中。
然而，传统催化转化器需要多个锥体和壳体，使得罐装的制造成本高，并且也需要多个焊接过程从而制造过程增加。
当氧传感器被配置到传统CCC催化转化器时，圆柱凸起通过焊接固定到壳体，使得氧传感器的配置角受到壳体形状的限制。所以，当氧传感器的配置角被改变时，壳体的形状必须改变。
由于前壳体的直径的尺寸，在把壳体装配到排气歧管、回气管等时，组装工具可能容易与壳体干涉。前催化剂必须被布置成尽可能靠近发动机以便催化转化器快速达到点火温度(启动催化剂的温度)。然而，由于上述干涉而难以将前催化剂布置成靠近发动机。
在该背景部分中公开的以上信息仅仅用于增强对本发明的背景的理解，所以它可能包含并不形成在该国中本领域的普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
本发明试图提供一种紧凑耦合催化转化器，其具有的优点是用于催化剂的壳体的结构和用于氧传感器的配置的结构被简化，使得配置性能增强，并且前催化剂的涂覆比率被最优化，使得催化转化器的效率增强并且制造成本降低。
本发明也试图提供一种紧凑耦合催化转化器，其具有的优点是前催化剂被布置成紧靠发动机，使得点火特性被提高，前催化剂的涂覆比率被最优化，并且后催化剂的横截面的效率被提高，使得CCC催化转化器的效率被提高。
根据本发明的典型实施例的CCC催化转化器包括：为圆柱形的前催化剂和后催化剂，其涂有金属催化剂，并且彼此分离地布置；和催化剂盖，其包括覆盖前催化剂和后催化剂的上部的上壳体和覆盖前催化剂和后催化剂的下部的下壳体，并且上和下壳体为半圆柱形，其中催化剂盖的一端与连接到排气歧管的前回气管连接，而催化剂盖的另一端与排放废气的后回气管连接。
氧传感器可以布置在前催化剂和后催化剂之间。
所述氧传感器可以***到氧传感器凸起中，所述凸起沿着上壳体和下壳体的圆周形状形成使得所述氧传感器凸起的一个边缘比另一个边缘长。
所述氧传感器凸起可以具有根据所述氧传感器的配置角制造的内表面。
前催化剂的直径可以是第一预定长度以便不妨碍用于组装下壳体和前回气管的组装工具。
前催化剂可以被布置成在第二预定长度靠近前回气管以便减小达到启动催化剂的温度的时间。
前催化剂的长度可以短于后催化剂的长度。
前催化剂可以包括分别涂有不同量和不同类型的金属催化剂的第一涂层部分和第二涂层部分。
催化剂盖可以在前催化剂和后催化剂伸出，并且催化剂盖可以在前催化剂的前部、在后催化剂的后部、和在前催化剂和后催化剂之间的部分凹入。
附图说明
图1a和图1b分别是传统CCC催化转化器的示意图和透视图。
图2是另一种传统CCC催化转化器的示意图。
图3是根据本发明的典型实施例的CCC催化转化器的示意图。
图4是根据本发明的典型实施例的CCC催化转化器的透视图。
图5是根据本发明的典型实施例的CCC催化转化器的内部透视图。
图6是根据本发明的典型实施例的CCC催化转化器的底侧透视图。
图7a和7b分别是CCC催化转化器的部分横截面图和透视图，其显示了根据本发明的典型实施例的氧传感器凸起的配置。
图8是根据本发明的典型实施例的CCC催化转化器的示意图，其显示了涂层状态的装配体。
图9是根据本发明的典型实施例的CCC催化转化器的透视图，其显示了催化剂盖和前回气管的装配体。
图10是解析图，其通过比较在根据本发明的典型实施例的CCC催化转化器的衬底的横截面的流体速度的均匀分布率和在传统CCC催化转化器的衬底的横截面的流体速度的均匀分布率显示了流量提高。
*图中代表主要元件的附图标记描述
100：CCC催化转化器   110：催化剂盖
112：下壳体          114：上壳体
120：氧传感器凸起    122：氧传感器
130：前催化剂        132：第一涂层部分
134：第二涂层部分    140：后催化剂
200：排气歧管        300：前回气管
400：后回气管        500：组装工具
具体实施方式
现在将在下文参考附图更全面地描述本发明。
图3是根据本发明的典型实施例的CCC催化转化器的示意图，图4是根据本发明的典型实施例的CCC催化转化器的透视图，并且图5是根据本发明的典型实施例的CCC催化转化器的内部透视图。图6是根据本发明的典型实施例的CCC催化转化器的底侧透视图，图7a和7b分别是CCC催化转化器的部分横截面图和透视图，其显示了根据本发明的典型实施例的氧传感器凸起的配置，并且图8是根据本发明的典型实施例的CCC催化转化器的示意图，其显示了涂层状态的装配体。图9是根据本发明的典型实施例的CCC催化转化器的透视图，其显示了催化剂盖和前回气管的装配体，并且图10是解析图，其通过比较在根据本发明的典型实施例的CCC催化转化器的衬底的横截面的流体速度的均匀分布率和在传统CCC催化转化器的衬底的横截面的流体速度的均匀分布率显示了流量提高。
如图3至8所示，根据本发明的典型实施例的紧凑耦合催化转化器(CCC转化器)包括具有下壳体112和上壳体114的催化剂盖110，布置在下壳体112上的氧传感器122，以及前催化剂130和后催化剂140，其涂有用于净化废气的金属催化剂并且布置在下壳体112和上壳体114中。
前连接凸缘112a形成于CCC催化转化器100的一端，并且前连接凸缘112a连接CCC催化转化器100和连接到排气歧管200的前回气管300。后连接凸缘112b形成于CCC催化转化器100的另一端，并且后连接凸缘112b连接CCC催化转化器100和排放通过CCC催化转化器100的废气的后回气管400。
CCC催化转化器100包括覆盖前催化剂130和后催化剂140的上部的上壳体114，和覆盖前催化剂130和后催化剂140的下部的下壳体112，其中上壳体114和下壳体112为半圆柱形。
催化剂盖110在前催化剂130和后催化剂140伸出，并且催化剂盖110在前催化剂130的前部、在后催化剂140的后部、和在前催化剂130和后催化剂140之间的部分凹入。
下壳体112和上壳体114可以通过突出部、钩、***、或焊接进行连接。然而，根据本发明的典型实施例的CCC催化转化器100通过罐装整体形成而没有连接锥体或多余的焊接。所以，可以降低CCC催化转化器100的制造成本并且焊接过程可以被最小化。
如图6中所示，氧传感器凸起120形成于下壳体112上用于配置氧传感器122。
如图7中所示，氧传感器凸起120固定到圆形的催化剂盖110使得氧传感器凸起120沿着催化剂盖110的圆周形状形成，并且氧传感器凸起120的一个边缘比另一个边缘长。即氧传感器凸起120的形状是不对称圆柱体。
因而，它逐渐从下壳体112的上部向下壳体112的下部倾斜使得圆柱体的上半部的长度短于圆柱体的下半部的长度。
氧传感器凸起的内表面根据氧传感器122的配置角制造成直线或曲线。因此，当氧传感器122的配置角改变时，壳体112的形状不需要改变。因而，仅仅改变氧传感器凸起120的内表面可以相应改变氧传感器122的配置角。
如图8中所示，前催化剂130包括分别涂有不同量和不同类型的金属催化剂的第一涂层部分132和第二涂层部分134。
第一涂层部分132可以涂有钯(Pd)并且第二涂层部分134可以涂有钯(Pd)和铑(Rh)的混合物。金属催化剂的涂覆量越大，净化废气的能力越好。然而，金属催化剂是昂贵的，因此需要最优化涂覆比率。
在根据本发明的典型实施例的CCC催化转化器100中，当第一涂层部分132的长度被确定为50mm(±10mm)时，涂覆体积可以为大约0.35L，而当第一涂层132的长度被确定为40mm时，涂覆体积可以为大约0.27L。并且当第一涂层132的长度被确定为60mm时，涂覆体积可以为大约0.41L。可以根据车辆和废气量使用不同的涂覆比率和不同类型的金属催化剂。
如图10中所示，前催化剂130和后催化剂140分离地布置。由于前催化剂130和后催化剂140分离地布置，因此形成了废气的混合区域使得后催化剂140的横截面的效率提高，并且CCC催化转化器100的效率提高。在根据本发明的典型实施例的CCC催化转化器100中，流体速度的均匀分布率从传统CCC催化转化器中的0.88增加到本发明的典型实施例中的0.97。即，该比率增加大约10％。
如图9中所示，与图1b中所示的传统前催化剂11的直径L3相比，图4中所示的前催化剂11的直径L6减小大约12.7mm，使得提供了用于组装工具的组装CCC催化转化器100的空间。可以防止CCC催化转化器100和组装工具的干涉以使容易执行组装过程。
前催化剂130的直径L6是第一确定长度，并且可以根据车辆或废气量改变该第一确定长度。
与图1b中所示的传统前催化剂11的长度L2相比，图4中所示的前催化剂130的长度L5减小大约14.7mm。所以，前催化剂130的长度短于后催化剂140的长度。由于最优化的涂覆比率，前催化剂130的长度可以被缩短。
图4中所示的长度L4与图1b中的长度L1相比缩短大约29mm。
所以，CCC催化转化器100的性能提高并且CCC转化器可以比传统CCC催化转化器1快三秒达到点火温度。
可以根据车辆或废气量改变前催化剂130的直径、长度、和位置。
与传统CCC催化转化器10相比，根据本发明的典型实施例的CCC催化转化器可以省略焊接过程，并且不需要像壳体15和17、锥体12、14和16等这样的部件，使得部件的数量可以减小。由于部件的数量可以减小，因此排气***的重量可以减小并且制造成本可以降低。
根据本发明的典型实施例，用于催化剂的壳体的结构和用于氧传感器的配置的结构被简化使得配置性能增强，并且制造过程减少使得成本降低。
由于前催化剂的涂覆比率被最优化并且CCC催化转化器的位置靠近发动机，因此CCC催化转化器的性能增强。
如上所述，可以降低制造成本，可以降低CCC催化转化器的重量，可以减小背压(back pressure)，并且可以增强发动机的性能。
尽管结合当前认为可行的典型实施方式描述了本发明，应当理解的是本发明并不限于所公开的实施方式，而是相反，旨在覆盖包括在附属的权利要求的精神和范围内的各种修改和等效布置。

Claims (9)

1.一种紧凑耦合催化转化器，其包括：
圆柱形的前催化剂和后催化剂，其涂有金属催化剂并且彼此分离地布置；以及
催化剂盖，其包括覆盖前催化剂和后催化剂的上部的上壳体和覆盖前催化剂和后催化剂的下部的下壳体，并且上壳体和下壳体为半圆柱形，
其中催化剂盖的一端与连接到排气歧管的前回气管连接，而催化剂盖的另一端与排放废气的后回气管连接。
2.根据权利要求1所述的紧凑耦合催化转化器，其中氧传感器布置在前催化剂和后催化剂之间。
3.根据权利要求2所述的紧凑耦合催化转化器，其中所述氧传感器***到氧传感器凸起中，所述凸起沿着上壳体和下壳体的圆周形状形成，使得所述氧传感器凸起的一个边缘比另一个边缘长。
4.根据权利要求3所述的紧凑耦合催化转化器，其中所述氧传感器凸起具有根据所述氧传感器的配置角制造的内表面。
5.根据权利要求1所述的紧凑耦合催化转化器，其中前催化剂的直径是第一预定长度以便不妨碍用于组装下壳体和前回气管的组装工具。
6.根据权利要求5所述的紧凑耦合催化转化器，其中前催化剂被布置成在第二预定长度靠近前回气管，以便减小达到启动催化剂的温度的时间。
7.根据权利要求1所述的紧凑耦合催化转化器，其中前催化剂的长度短于后催化剂的长度。
8.根据权利要求1所述的紧凑耦合催化转化器，其中前催化剂包括分别涂有不同量和不同类型的金属催化剂的第一涂层部分和第二涂层部分。
9.根据权利要求1所述的紧凑耦合催化转化器，其中催化剂盖在前催化剂和后催化剂伸出，并且催化剂盖在前催化剂的前部、在后催化剂的后部、和在前催化剂和后催化剂之间的部分凹入。
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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Open date: 20080528