CN1459000A - 废气净化装置 - Google Patents

Abstract

一种机动车的内燃机的废气净化装置。该装置包括壳体，该壳体形成了发动机的废气通道的一部分。载体，它设置在壳体内，它装载着净化废气的材料。支撑垫设置在载体和壳体之间被提供来支撑壳体内的载体。支撑垫在支撑垫的上游侧端部具有凹槽以收集外来物质，上游侧端部面对在废气通道内的废气流的上游侧。

Description

废气净化装置

技术领域

本发明涉及用来净化从内燃机中排出的废气的废气净化装置如催化转化器的改进，本发明尤其涉及一种防止催化转化器的催化剂载体受到外来物质如焊接溅出物的损害的技术。

背景技术

绝大多数的机动车辆配置有催化转化器来净化从内燃机中排出的废气。这些催化转化器被确认有下面问题：当外来物质如焊接溅出物(在生产过程中借助于管焊接或者类似方法来形成排气歧管的过程期间所产生的)、铸造所剩下的型砂、机加工时所产生的切屑和内燃机工作期间所产生的金属氧化物到达催化转化器的催化剂载体中时，这些外来物质停留下来并且在催化剂载体的上游侧端表面上进行运动，而不会通过催化剂载体。这时，外来物质如焊接溅出物在催化剂载体的上游侧端表面上进行运动，因此催化剂载体的上游侧端表面被改变形状并且受到损坏。目前，这些问题变得明显了，因为：为了提高废气净化效果，催化剂载体的蜂窝结构的壁厚被减少了，并且栅格密度增加，因此催化剂载体的机械强度不可避免地降低了。

根据上述问题，提出了收集外来物质如焊接溅出物从而防止外来物质在催化剂载体的上游侧端表面上进行运动的建议，如日本临时专利公开No.2000-240440所公开的一样。该文件公开了一种载体支撑垫，它可以弹性地支撑壳体内的整体催化剂载体。在缠绕到催化剂载体上之前所形成的平展状态时的载体支撑垫设在具有倒L形部分的端部上(在缠绕载体支撑垫时这些端部被接合)，并且在这些端部之间的中心部分周围形成有切口，这些切口通常平行于这些端部。当载体支撑垫缠绕到催化剂载体上时，上述倒L形部分相互接合，同时载体支撑垫与催化剂载体的边缘表面在载体支撑垫的回复力的作用下形成紧接触。相应地，在缠绕状态时，较长的矩形槽和较长的V形槽形成于载体支撑垫的上游侧端表面处。

本发明的内容

但是，在上游侧端表面处具有较长或者较深的槽的上述传统载体支撑垫遇到了下面缺点：

(a)载体支撑垫所固有的支撑力被降低，因此不可能可靠地支撑催化剂载体。

(b)在载体支撑垫中存在宽度极小的宽度部分，因此废气倾向于通过该宽度部分泄漏。

(c)载体支撑垫的强度变得太小，以致不能保持载体支撑垫所固有的形状，因此引起了废气泄漏和载体支撑垫材料的散布。

(d)即使焊接溅出物和类似物进入槽中，但是溅出物和类似物在这些槽进行运动，因此损坏了载体支撑垫。

(e)根据倒L形部分的接合情况和载体支撑垫的张紧情况，最后形成的槽的尺寸大小被改变了，因此可能使得槽的间隙没有了。

另外，上面出版物没有公开或者考虑催化转化器，该转化器设置在垂直方向上，或者设置在相对于垂直方向而倾斜的方向上，并且催化转化器设置成紧紧位于排气歧管的下方。因此，上述传统载体支撑垫不能有效地收集焊接溅出物和类似物。

因此，本发明的目的是提供一种改进的催化转化器，该转化器克服了具有缠绕在催化剂载体上的载体支撑垫的传统催化转化器所遇到的缺点。

本发明的另一个目的是提供一种改进的催化转化器，在该催化转化器中，可以可靠地防止催化剂载体被损坏，同时可以有效地防止废气通过载体支撑垫泄漏出去。

本发明的另一个目的是提供一种改进的催化转化器，在该催化转化器中，可以有效地防止外来物质如焊接溅出物在缠绕于催化剂载体上的载体支撑垫的端表面上进行运动，因此可靠地收集了外来物质。

根据本发明，发动机的废气净化装置包括壳体，该壳体形成了发动机的废气通道的一部分；载体，它设置在壳体内，它装载着净化废气的材料，及支撑垫，支撑垫借助于设置在载体和壳体之间来支撑壳体内的载体；支撑垫在支撑垫的上游侧端部具有凹槽以收集外来物质，上游侧端部面对在废气通道内的废气流的上游侧。

附图的简短描述

在附图中，相同的标号在所有附图中表示相同的部分和元件，在这些附图中：

图1A是本发明的催化转化器的第一实施例的示意性横剖视图，该催化转化器以一种安装模式中被安装到内燃机的排气***中；

图1B是与图1A相类似的示意性横剖视图，但是它示出了第一实施例的催化转化器，该催化转化器以另一种安装模式中被安装到排气***中；

图2是缠绕到催化剂载体上从而形成缠绕状态的、图1A的催化转化器的载体支撑垫的透视图；

图3是图2的载体支撑垫的展开正视图；

图4是图3的载体支撑垫的局部放大图，它详细地示出了V形切口；

图5是与图2相类似的透视图，但是它示出了本发明第一实施例的催化转化器的载体支撑垫的改进例子；

图6A是与图3相类似的展开正视图，但是它示出了本发明第一实施例的催化转化器的载体支撑垫的另一个改进例子；

图6B是与图3相类似的展开正视图，但是它示出了本发明第一实施例的催化转化器的载体支撑垫的另一个改进例子；

图6C是与图3相类似的展开正视图，但是它示出了本发明第一实施例的催化转化器的载体支撑垫的另一个改进例子；

图7是本发明的催化转化器的第二实施例的示意性横剖视图，该催化转化器被安装到内燃机的排气***中；

图8是从图7的左侧方向看去的、包括图7的催化转化器内的催化剂载体和载体支撑垫在内的元件的局部剖视的透视图；

图9是图8的载体支撑垫的展开正视图，它示出了直的、细长的切口的各种模式；

图10是处于缠绕状态时的载体支撑垫的透视图，它示出了形成于长度方向的端边缘上的、直的、细长的切口的模式；

图11是本发明的催化转化器的第三实施例的示意性横剖视图，该催化转化器被安装到内燃机的排气***中；

图12是从图11的左侧方向看去的、包括图11的催化转化器内的催化剂载体和载体支撑垫在内的元件的局部剖视的侧视图；

图13A是包括本发明第四实施例的催化转化器内的催化剂载体和载体支撑垫在内的元件的横剖视图；

图13B是图13A的元件的局部剖视的侧视图；

图14是图13A的载体支撑垫的展开正视图；

图15A是在本发明催化转化器的第五实施例中包括催化剂载体和载体支撑垫在内的元件的横剖视图；

图15B是图15A的元件的局部剖视的侧视图；

图16是本发明的催化转化器的第六实施例的示意性横剖视图，该催化转化器被安装到内燃机的排气***中；

图17是在图16的催化转化器中包括催化剂载体和形成有锯齿形切口的载体支撑垫在内的元件的透视图；

图18是图17的载体支撑垫的展开正视图；

图19是用于图16的催化转化器中的载体支撑垫的透视图，它示出了锯齿形切口的改进例子；

图20是在本发明催化转化器的第七实施例中包括催化剂载体和载体支撑垫在内的元件的透视图；

图21是在本发明催化转化器的第八实施例中包括催化剂载体和载体支撑垫在内的元件的透视图；

图22A是包括催化剂载体和载体支撑垫在内的元件的透视图，它示出了催化转化器的第六实施例的改进例子；

图22B是包括催化剂载体和载体支撑垫在内的元件的透视图，它示出了催化转化器的第七实施例的改进例子；

图22C是包括催化剂载体和载体支撑垫在内的元件的透视图，它示出了催化转化器的第八实施例的改进例子；

图23A是图22A的载体支撑垫的展开正视图；及

图23B是处于缠绕状的载体支撑垫的局部侧视图，它示出了形成于图23A的载体支撑垫上的锯齿形切口。

实现本发明的最佳方式

现在参照附图中的图1A到6C，更准确地说，参照图1A，本发明的废气净化装置或者催化转化器的第一实施例通常用标号3来表示。催化转化器3固定地连接到排气歧管2的共同出口管部分上，该共同出口管部分的分支管部分固定地连接到内燃机的缸盖1上。这个实施例的排气歧管通过管子焊接或者焊接管成形件来形成。这种情况下的发动机用于机动车辆。催化转化器3设置成紧接在排气歧管2的共同出口部分的下方，并且被如此定位，以致它的轴线沿着垂直方向进行延伸。催化转化器3可以如此定位，以致它的轴线相对于垂直方向是倾斜的，如图1B所示一样。

催化转化器3包括壳体3A，该壳体3A用作一部分废气通道，从发动机中排出的废气流过该部分废气通道。壳体3A包括圆柱形壳体主体10，该主体10具有上游侧和下游侧端部(相对于废气的流动)。通常是截锥形和中空的扩散器11、12各自被焊接到壳体主体10的上游侧和下游侧端部上。借助于焊接把扩散器11固定地连接到排气歧管2的共同出口部分上。应该知道，催化转化器3的壳体可以形成与排气歧管2分开，并且借助于栓接催化转化器壳体和排气歧管的各自法兰可以与排气歧管进行连接或者接合。排气管4固定地连接到扩散器12上。

催化转化器或者载体13通过催化剂载体支撑垫14而被封闭在壳体主体10内。载体支撑垫14缠绕着催化剂载体13的外边缘表面。换句话说，载体支撑垫14设置或者安装在壳体主体10的内边缘表面和催化剂载体13的外边缘表面之间。壳体主体10包括圆柱形部分10a，载体支撑垫14接触到该部分上。环形法兰部分10b以这样的方式与圆柱形部分10a的下游侧端部形成一体，以致垂直于圆柱形部分10a的轴线。环形垫圈件15设置在催化剂载体1 3的下游侧端表面(没有标记)和壳体主体10的环形法兰部分10b之间。下游侧端表面相对于从发动机中所排出的废气的流动设置在上游侧端表面13a的下游处。

催化剂载体13是圆柱形柱列(column-line)蜂窝结构的陶瓷整体式催化剂载体。催化剂载体13形成有若干气体通道，这些通道从上游侧端表面13a沿轴向延伸到催化剂体13的下游侧端表面上。上游侧端表面相对于从发动机中所排出的废气的流动位于下游侧端表面的上游侧上。每个气体通道由薄的陶瓷分隔壁来限定出。与通常使用的类似的催化剂载体的分隔壁(该分隔壁具有8密耳(＝0.220mm)的厚度或者4密耳(＝0.110mm)的厚度)相比，在这个实施例中，薄的分隔壁具有不大于0.1mm的厚度，最好是2密耳(＝0.064mm)，从而提高了栅格密度，大大地减少了厚度。催化剂或者催化剂成分(金属)装载在催化剂载体13的薄分隔壁上。换句话说，催化剂载体13的薄分隔壁的表面涂有涂层，该涂层具有催化剂成分。

例如，载体支撑垫14由陶瓷纤维、氧化铝纤维或者蛭石形成，并且不能膨胀。这种不膨胀的载体支撑垫14可以从MinnesotaMinning&Mfg.(3M公司)中买到，它的商标名为“Interam-mat”。载体支撑垫14缠绕在催化剂载体13的外边缘表面上，如图2所示一样。在缠绕到催化剂载体3之前，载体支撑垫14是平的，并且通常是带形，如图3所示一样，该图3是载体支撑垫14的展开正视图。在缠绕到催化剂载体之前所形成的、处于平的或者展开状态中的载体支撑垫14具有：长度L及宽度W，该长度L与催化剂体3的外边缘的尺寸大小相一致；该宽度与催化剂载体13的轴向长度相一致(或者与沿着废气流动方向的催化剂载体长度相一致)。

如图2所示一样，当载体支撑垫14处于在缠绕到催化剂载体13的外边缘表面之后所形成的缠绕状态时，载体支撑垫14的上游侧端表面14a和催化剂载体13的上游侧端表面13a相互不平齐，因此载体支撑垫14的上游侧端表面14a相对于从发动机中所排出的废气流设置成稍稍低于催化剂载体13的上游侧端表面13a，或者稍稍地设置在催化剂载体13的上游侧端表面13a的下游处，从而在壳体主体10的内边缘表面和催化剂载体13的外边缘表面之间形成环形槽。载体支撑垫14的上游侧端表面14a相对于从发动机中所排出的废气的流动而设置在载体支撑垫的下游侧端表面(未示出)的上游上。另外，如图3所示一样，处于展平状态时的载体支撑垫14沿着长度方向具有第一和第二端边缘E1、E2，这些端边缘相互相对。矩形突出部16a形成在第一端边缘E1上，并且设置在宽度方向上的中心部分上，而矩形切口16b形成于长度方向上的第二端边缘E2上，并且设置在宽度方向上的中心部分上，因此突出部16a和切口16b的位置相互一致。当载体支撑垫14缠绕在催化剂载体13的外边缘表面上或者形成如图2所示的缠绕状态时，突出部16a安装在切口16b中，因此防止了废气通过载体支撑垫14的长度方向的第一和第二端边缘E1和E2之间的间隙进行泄漏。

载体支撑垫14形成有V形(沿横截面)切口或者凹口17、17，这些切口位于宽度方向的第一端边缘E3上，该第一端边缘E3垂直于长度方向的第一和第二边缘E1、E2。应该知道，上游侧端表面14a形成于宽度方向的第一端边缘E3，该第一端边缘E3相对于从发动机中所排出的废气的流动位于宽度方向的第二端边缘E4的上游侧上。因此，V形切口17、17起着收集外来物质的凹口的作用，这些切口形成于宽度方向的第一端边缘E3上。每个V形切口17从宽度方向的第一端边缘E3向着宽度方向的第二端边缘E4进行延伸。此外，每个V形切口17沿着载体支撑垫14的厚度方向进行延伸。V形切口17、17在如图2所示的缠绕状态时以180度的角度间隔进行布置，从而提高了外来物质的收集效率。只有一个V形切口17可以形成在宽度方向的第一边缘E3上。另外，许多(超过两个)V形切口可以形成在宽度方向的第一边缘E3上，如图5所示一样。

如图4所示一样，每个V形切口17具有：深度d及宽度(在宽度方向的第一端边缘E3上)s，该深度d为10到20mm；该宽度为8到20mm。宽度s沿着远离宽度方向的第一端边缘E3的方向或者沿着朝向图3所示的宽度方向的第二端边缘E4的方向逐渐变小。宽度方向的第二端边缘E4与宽度方向的第一端边缘E3相平行，并且垂直于长度方向的第一和第二端边缘E1、E2。每个V形切口17具有圆形底表面B，该表面B在平面成圆形并且具有半径R，如图4所示。为了能够可靠地把焊接溅出物和类似物收集在每个V形切口17的底部上，半径R最好不大于2mm。

在这个实施例中，如图3所示一样，每个V形切口的深度如此设置，以致宽度方向的尺寸大小W1(＝W-d)大于矩形突出部16a的宽度(宽度方向的尺寸大小)W2。因此，就宽度方向尺寸大小W1大于矩形突出部16a的宽度方向尺寸大小W2的这种布置而言，即使形成了V形切口，但是可以防止废气产生泄漏，同时防止降低催化剂载体的支撑力，而与这样的事实无关：宽度方向的尺寸大小W2与这样的部分相一致，废气倾向于强烈地通过该部分进行泄漏。此外，矩形突出部16a的的宽度W2足够防止废气通过该部分(废气通过该部分强烈地倾向于进行泄漏)进行泄漏。

另外，V形切口17、17也可以形成于宽度方向的第二端边缘E4上，如图6A所示一样。就这种布置而言，当处于平的或者展开状态的载体支撑垫14被缠绕到催化剂载体13上时，它变成不需要考虑载体支撑垫的上游侧和下游侧，因此有利于催化转化器的装配工作。在这种情况下，尽管形成了“W1＞W2”的关系，但是宽度方向的尺寸大小W1变成了“W1＝W-2xd”。

此外，在V形切口17、17形成于宽度方向的第一和第二端边缘E3、E4的情况下，在宽度方向的第一端边缘E3处的V形切口的位置沿着载体支撑垫14的长度方向不同于在宽度方向的第二端边缘E4的这些，如图6B所示一样。此外，在这种情况下，形成了W1＝W-d的关系。

此外，矩形突出部16a和切口16a、16b可以形成到宽度方向的第二端边缘E4的一侧上，如图6C所示一样。更加具体地说，矩形突出部16a具有下游侧边缘，该边缘与宽度方向的第二端边缘E4对准，同时切口16b还到达宽度方向的第二端边缘E4上。

根据催化转化器的上面布置，即使外来物质如焊接溅出物(在生产过程中，借助于管焊接或者类似方法来形成排气歧管2的过程期间所形成的)、铸造所剩下的型砂、机加工时所产生的切屑和内燃机工作期间所产生的金属氧化物被分隔开并且在振动或者热疲劳的作用下落下，然后通过废气通道到达催化转化器，从而降落在载体支撑垫的上游侧端表面14a上，但是这些外来物质进入V形切口17中从而被收集，同时在废气流动和发动机振动的作用下在上游侧端表面上进行运动。如果这些外来物质一旦进入每个V形切口中，那么可以防止它们从V形切口中飞出，因为每个V形切口沿着远离宽度方向的第一端边缘E3的方向宽度形成得更小。因此，外来物质被可靠地收集在V形切口17中。其结果是，外来物质如焊接溅出物可以被可靠地收集，因此防止了催化剂载体13被损害或者断裂，而同时不会降低载体支撑垫14的支撑力并且不会通过载体支撑垫泄漏废气。

假如催化转化器如此定位以致它的轴线相对于垂直方向是倾斜的，那么锥形孔(该孔的横截面积沿着朝向宽度方向的第二端边缘E4减少)取代每个V形切口17而形成于载体支撑垫的宽度方向的第一端边缘E3上。

图7到10示出了本发明的催化转化器3的第二实施例，该催化转化器与第一实施例的催化转化器相类似。在这个实施例中，催化转化器3如此定位以致它的轴线相对于垂直方向是倾斜的。如图8所示一样，当载体支撑垫14处于在缠绕到催化剂载体13的外边缘表面上之后所形成的缠绕状态时，载体支撑垫14的上游侧端表面14a和催化剂载体13的上游侧端表面13a相互不平齐，因此载体支撑垫14的上游侧端表面14a设置成稍稍低于催化剂载体13的上游侧端表面13a，或者稍稍地设置在催化剂载体13的上游侧端表面13a的下游处，从而在壳体主体10的内边缘表面和催化剂载体13的外边缘表面之间形成环形槽。

直的、细长的切口17A、17A起着用来收集外来物质的凹口的作用，这些切口形成于宽度方向的第一端边缘E3上，该第一端边缘E3相对于从发动机中所排出的废气的流动位于宽度方向的第二端边缘E4的上游侧上。一个直的、细长的切口17A、17A位于载体支撑垫14的长度方向的中心部分上，并且朝着宽度方向的第二端边缘E4进行延伸。另一个直的、细长的切口17A借助于切出载体支撑垫14的一部分长度方向的第二端部分(未标记)K来形成，该部分长度方向的第二端部分具有长度方向的第二端边缘E2，如图9所示一样，图9是载体支撑垫的展开正视图。部分K具有一部分长度方向的第二端边缘E2，并且从宽度方向的第一端边缘E3延伸到矩形切口16b中。当载体支撑垫缠绕在催化剂载体13上时，切口部分K形成了直的、细长的切口17A，如图10所示一样，在该图中，突出部16a安装在切口16b内，因此防止了废气泄漏通过载体支撑垫14的长度方向的第一和第二端边缘E1、E2之间的间隙。每个直的、细长的切口17A从宽度方向的第一端边缘E3朝着宽度方向的第二端边缘E4进行延伸。此外，每个直的、细长的切口17A沿着载体支撑垫14的厚度方向进行延伸。

另外，直的、细长的切口17A也可以形成于宽度方向的第二端边缘E4上，如图9所示一样。就这种布置而言，当处于平的或者展开状态中的载体支撑垫14缠绕在催化剂载体13上时，它变成不需要考虑载体支撑垫的上游侧和下游侧，因此有利于催化转化器的装配工作。

优选的是，在催化转化器3的轴线相对于垂直方向是倾斜的情况下，如图7中清楚地示出的一样，直的、细长的切口17A形成于宽度方向的第一(或者上游侧)端边缘E3上，并且位于载体支撑垫14的下侧处，更加具体地说，是绕着端边缘E3的最下部位置。

根据第二实施例的催化转化器的上面布置，如果外来物质如焊接溅出物、铸造所剩下的型砂、机加工中所产生的切屑和内燃机工作期间所产生的金属氧化物被分隔并且在振动或者热疲劳的作用下落下，然后通过废气通道到达催化转化器，但是这些外来物质沿着催化剂载体13的倾斜上游侧端表面13a而降落到载体支撑垫的上游侧端表面14a上，因为端表面13a相对于垂直方向是倾斜的。相应地，外来物质如焊接溅出物不会停留在催化剂载体的端表面13a上，因此防止了因为外来物质在催化剂载体的端表面13a上来回运动使催化剂载体13被损坏。

外来物质如焊接溅出物容易进入到直的、细长的切口17A中，因为直的、细长的切口沿着外来物质落下的方向进行设置。即使外来物质远离直的、细长的切口17A落下，但是它们也会沿着载体支撑垫的上游侧端表面14a运送，并且到达和收集在直的、细长的切口17A中，因为上游侧端表面14a从图7看去是倾斜的，从而形成了环形槽的底表面，而该环形槽形成于壳体主体10的内边缘表面和催化剂载体13的外边缘表面之间。因此，外来物质如焊接溅出物可以可靠地收集在直的、细长的切口17A中。

图11-12示出了本发明的催化转化器的第三实施例，该催化转化器与第二实施例的催化转化器相类似。在这个实施例中，催化转化器3以这样的方式设置以致它的轴线垂直延伸即沿着垂直方向进行延伸。在这种情况下，催化剂载体13的上游侧端表面是平的，并且相对于假想平面(未示出)是倾斜的，该假想平面垂直于催化剂载体13的轴线，如图11所示一样。直的、细长的切口17A设置成靠近催化剂载体13的上游侧端表面的下侧，如从图11和12所看到的一样。

就这种布置而言，当外来物质如焊接溅出物被分隔开并且在振动或者热疲劳的作用下落下从而到达催化转化器3的催化剂载体13中时，它们沿着催化剂载体13的倾斜上游侧端表面被导向，并且落到载体支撑垫14的上游侧端表面14a上，从而被收集到直的、细长的切口17A中。

图13A到14示出了催化转化器3的第四实施例，该催化转化器与第三实施例的催化转化器相类似。在这个实施例中，与第三实施例相类似，催化转化器3以这样的方式设置以致它的轴线垂直延伸即沿着垂直方向进行延伸。与第三实施例相类似，在这种情况下，催化剂载体13的上游侧端表面是平的，并且相对于假想平面(未示出)是倾斜的，该假想平面垂直于催化剂载体13的轴线。此外，在这个实施例中，载体支撑垫14的上游侧端表面14a相对于假想平面是倾斜的，而该假想平面垂直于催化剂载体13的轴线。直的、细长的切口17A形成于载体支撑垫14的上游侧端表面14a的最下部位置上，并且靠近催化剂载体13的上游侧端表面的下侧。在这个实施例中，处于展开或者平的状态下的载体支撑垫14示出在图14中。

就如此布置成的催化转化器而言，当外来物质如焊接溅出物被分隔开并且在振动和热疲劳的作用下落下从而到达催化转化器3的催化剂载体13中时，它们沿着催化剂载体13的倾斜上游侧端表面13a被导向，并且落到载体支撑垫14的上游侧端表面14a上。这时，即使外来物质远离直的、细长的切口17A而落下，但是它们沿着上游侧端表面14a被导向，并且到达和收集在直的、细长的切口17A中，而该上游侧端表面14a沿着与催化剂载体13的上游侧端表面13a相同的方向进行倾斜。因此，外来物质如焊接溅出物可以可靠地收集在直的、细长的切口17A中。

图15A和15B示出了本发明的催化转化器的第五实施例，该催化转化器与第二实施例的催化转化器相类似。在这个实施例中，催化转化器3以这样的方式设置以致它的轴线垂直延伸即沿着垂直方向进行延伸，或者它的轴线相对于垂直方向是倾斜的。在这种情况下，催化剂载体13的上游侧端表面13a被形成为凸形。上游侧端表面13a可以具有一部分球形表面、锥形表面、其它凸形和弯曲表面中的一种及类似表面，只要它突出在中间部分上并且向着边缘部分倾斜地降低就行。

就如此布置成的催化转化器而言，当外来物质如焊接溅出物被分隔开并且在振动和热疲劳的作用下落下从而到达催化转化器3的催化剂载体13中时，它们沿着催化剂载体13的凸形上游侧端表面13a滑落，而不会停留在这里，并且落到载体支撑垫14的上游侧端表面14a上，而该上游侧端表面14a位于催化剂载体13的上游侧端表面13周围。在外来物质在载体支撑垫14的上游侧端表面上进行运动的期间，外来物质被收集在直的、细长的切口17A中。

图16到19示出了本发明的催化转化器的第六实施例，该催化转化器与第二实施例的催化转化器相类似。在这个实施例中，催化转化器3以这样的方式设置以致它的轴线垂直延伸即沿着垂直方向进行延伸，如图16所示，或者可以以这样的方式进行设置，以致它的轴线相对于垂直方向是倾斜的。在这个实施例中，载体支撑垫14形成有普通的锯齿形切口17B(该切口用来收集外来物质)，该切口17B位于宽度方向的第一(上游侧)端边缘E3上。换句话说，锯齿形切口17B从宽度方向的第一端边缘E3进行延伸。锯齿形切口17B包括：直的垂直上游侧部分S1、直的横向中心部分S2和直的垂直下游侧部分S3。垂直上游侧部分S1从宽度方向的第一端边缘E3处进行延伸并且垂直于宽度方向的第一端边缘E3。横向中心部分S2与垂直的上游侧部分S1相连并且垂直于垂直的上游侧部分S1，从而形成了弯曲部分(没有标记)。垂直的下游侧部分S3与横向中心部分S2相连，并且垂直于横向中心部分S2地进行延伸，从而形成了弯曲部分(没有标记)。

在这个实施例中，至少一部分锯齿形切口17B(在这种情况下是横向中心部分S2)沿着垂直于废气在催化转化器内的流动方向进行延伸，即沿着与废气的流动方向相正交的方向进行延伸。换句话说，锯齿形切口17B包括中心部分，该中心部分在缠绕状态时沿着载体支撑垫14的边缘方向进行延伸。处于平的或者展开状态中的载体支撑垫14示出在图18中。

就如此布置成的催化转化器而言，当外来物质如焊接溅出物进入锯齿形切口17B中时，可以可靠地防止它们从锯齿形切口中飞出，因为切口17B的锯齿结构在机械结构方面防止外来物质的飞出作用。

另外，锯齿形切口17B可以如下面一样来形成，从而得到图19所示的载体支撑垫14：宽度方向的第一端边缘E1相对于矩形突出部16a的上游侧部分形成锯齿形，同时宽度方向的第二端边缘E2的上游侧部分形成锯齿形，其中宽度方向的第一和第二端边缘E1、E2的锯齿形上游侧部分相互面对并且相互稍稍分开，从而在它们之间形成了锯齿形切口17B。

图20示出了本发明的催化转化器的第七实施例，除了用普通的L形切口17C取代了锯齿形切口17B之外，该催化转化器与第六实施例的催化转化器相类似。具体地说，载体支撑垫14形成有普通的L形切口17C(用来收集外来物质)，该切口位于宽度方向的第一(上游侧)端边缘E3上。换句话说，L形切口17C从宽度方向的第一端边缘E3处进行延伸。锯齿形切口17B包括直的倾斜上游侧部分M1和直的倾斜下游侧部分M2。倾斜上游侧部分M1从宽度方向的第一端边缘E3处进行延伸并且与宽度方向的第一端边缘E3成角度。倾斜下游侧部分M2成角度地连接到倾斜上游侧部分M1上，并且向着宽度方向的第二端边缘E4进行延伸。此外，在这个实施例中，至少一部分L形切口17C沿着与废气的流动方向相正交的方向进行延伸。相应地，如此布置成的催化转化器可以具有与第六实施例的催化转化器相同的效果。应该知道，这个实施例的催化转化器可以通过下面方法来形成：用L形切口17C来取代图19所示的曲折切口17D。

图21示出了本发明的催化转化器的第八实施例，该催化转化器与图17所示的第六实施例的催化转化器相类似，只是用曲折切口17D取代了锯齿形切口17B。曲折切口17D包括直的垂直上游侧部分N1、直的倾斜中心部分N2和V形下游侧部分N3。垂直上游侧部分N1从宽度方向的第一端边缘E3处进行延伸，并且垂直于宽度方向的第一端边缘E3。倾斜中心部分N2与垂直上游侧部分N1相连，并且向着宽度方向的第二端边缘E4倾斜地延伸。V形下游侧部分N3与倾斜的中心部分N2相连，并且以这样的方式向着宽度方向的第二端边缘E4平直地延伸，以致它的宽度沿着远离宽度方向的第一端边缘E3的方向减少。此外，在这个实施例中，至少一部分曲折切口17D(在这种情况下是倾斜的中心部分S2)沿着与废气的流动方向相正交的方向进行延伸。应该知道，这个实施例的催化转化器可以通过下面方法来形成：用曲折切口17D来取代图19所示的锯齿形切口17B。

如此布置成的催化转化器可以具有与第六实施的催化转化器相同的效果。此外，如此布置成的催化转化器具有曲折切口17D，而该切口的顶端部形成V形，该V形具有尖形最深部分，因此可以防止外来物质如焊接溅出物在尖形最深部分内进行运动，因此更加可靠地收集外来物质。

图22A、22B和22C各自示出了第六、第七和第八实施例的催化转化器的改进例子的主要部分，其中，每个催化转化器的载体支撑垫14的环形上游侧端表面14a相对垂直于催化剂载体的轴线的平面以这样的方式进行倾斜，以致切口17B、17C、17D形成于或者位于载体支撑垫14的环形上游侧端表面14a的最下部位置上。可以看到，每个切口17B、17C、17D在缠绕状态时形成于载体支撑垫14的长度方向的第一和第二端边缘E1、E2之间。例如，图22A所示的改进例子的载体支撑垫14采用了图2 3A所示的展开正视图，这就了产生了缠绕状态，而缠绕状态的局部侧视图示出在图23B中，而在图23B中，锯齿形切口17B形成于长度方向的第一和第二端边缘E1、E2之间。

就如此布置成的改进例子的催化转化器而言，当外来物质如焊接溅出物从催化剂载体13的上游侧端表面13a落入到载体支撑垫14的的上游侧端表面14a上时，它们沿着载体支撑垫14的倾斜环形上游侧端表面14a被导向，并且到达切口17B、17C、17D从而收集在切口中，因为环形上游侧端表面14a相对于催化剂载体13的上游侧端表面13a形成了环形槽，同时切口17B、17C、17D位于载体支撑垫的上游侧端表面的最下部位置上。因此，外来物质如焊接溅出物可以可靠地被收集在切口17B、17C、17D中。

应该知道，第二、第三、第四和第五实施例中的每一个的直的、细长的切口17A可以用第六、第七和第八实施例的至少一个切口17B、17C、17D来取代。切口17B、17C、17D具有弯曲部分和这样的部分：该部分沿着与废气的流动方向相正交的方向进行延伸。另外，至少一个切口17B、17C、17D可以额外地形成于第二、第三、第四和第五实施例中的每一个的载体支撑垫中。

日本专利申请P2001-134783(2001年5月2日提交)和P2001-134784(2001年5月2日提交)的全部内容在这里引入以作参考。

尽管参照本发明的某些实施例和例子在上面描述了本发明，但是本发明不局限于上述的实施例和例子。根据上面教导，本领域普通技术人员可以对上述的这些实施例和例子进行各种各样的改进和改变。本发明的范围参照下面的权利要求来限定。

Claims (23)

1.一种发动机的废气净化装置，它包括：

壳体，该壳体形成了发动机的废气通道的一部分；

载体，载体设置在壳体内，它装载着净化废气的材料；及

支撑垫，支撑垫借助于设置在载体和壳体之间来支撑壳体内的载体，其特征在于，支撑垫在支撑垫的上游侧端部具有凹槽来收集外来物质，上游侧端部面对在废气通道内的废气流的上游侧。

2.如权利要求1所述的废气净化装置，其特征在于，支撑垫具有：第一端，它形成有突出部；及第二端，它形成有凹口；在环绕着载体的环绕状态时，第一端的突出部与第二端的凹口接合，其中沿着支撑垫的废气流动方向的宽度大于突出部沿废气流动方向的宽度，而在支撑垫中设置有凹槽。

3.如权利要求1所述的废气净化装置，其特征在于，在支撑垫缠绕载体之前，在支撑垫的自然状态下，凹槽存在于支撑垫的上游侧端部上。

4.如权利要求1所述的废气净化装置，其特征在于，载体如此设置，以致它的轴线沿着垂直方向和倾斜于垂直方向的倾斜方向中的任何一个进行延伸。

5.如权利要求1所述的废气净化装置，其特征在于，载体如此设置，以致朝向废气通道中的废气流的上游侧的载体上游侧端部不垂直于垂直方向。

6.如权利要求1所述的废气净化装置，其特征在于，凹槽包括这样的一部分，该部分沿着与废气的流动方向相正交的方向进行延伸。

7.如权利要求2-4任一所述的废气净化装置，其特征在于，凹槽是形成于支撑垫的上游侧端部上的切口。

8.如权利要求5所述的废气净化装置，其特征在于，载体如此设置，以致它的轴线相对于垂直方向是倾斜的。

9.如权利要求5所述的废气净化装置，其特征在于，载体的上游侧端部相对于这样的平面是倾斜的：该平面垂直于废气流动的方向。

10.如权利要求1所述的废气净化装置，其特征在于，载体的上游侧端部形成为凸形。

11.如权利要求5所述的废气净化装置，其特征在于，支撑垫的凹槽沿水平方向邻近载体的上游侧端部的最下侧。

12.如权利要求1所述的废气净化装置，其特征在于，凹槽包括弯曲部分。

13.如权利要求8所述的废气净化装置，其特征在于，支撑垫的凹槽沿着水平方向邻近载体的上游侧端部的最下侧。

14.如权利要求5或者6所述的废气净化装置，其特征在于，支撑垫具有：第一端，它形成有突出部；及第二端，它形成有凹口；在支撑垫环绕载体的缠绕状态时，第一端的突出部与第二端的凹口接合，凹槽形成于支撑垫的第一和第二端部之间。

15.如权利要求5或者6所述的废气净化装置，其特征在于，凹槽包括端部，该端部的宽度沿着远离支撑垫的上游侧端部的方向减少。

16.如权利要求1-14任一所述的废气净化装置，其特征在于，支撑垫的凹槽是V形。

17.如权利要求1-16任一所述的废气净化装置，其特征在于，支撑垫具有多个凹槽，这些凹槽形成于它的上游侧端部，该多个凹槽以等间隔进行布置。

18.如权利要求1-17任一所述的废气净化装置，其特征在于，支撑垫还包括位于支撑垫的下游侧端部处的凹槽。

19.如权利要求1-18任一所述的废气净化装置，其特征在于，支撑垫的上游侧端部沿着废气的流动方向布置在载体的上游侧端部的下游侧处。

20.如权利要求1-19任一所述的废气净化装置，其特征在于，载体是陶瓷单片。

21.如权利要求1-20任一所述的废气净化装置，其特征在于，载体是蜂窝结构，它具有若干气体通道，每个气体通道由薄的分隔壁限定而成，这些分隔壁的厚度不大于0.1mm。

22.如权利要求1-21任一所述的废气净化装置，其特征在于，壳体被连接到发动机的排气歧管上，而排气歧管通过管焊接来形成。

23.如权利要求1-21任一所述的废气净化装置，其特征在于，壳体被焊接到发动机的排气歧管上。

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