带有均流装置的三元催化器

摘要

本发明涉及一种带有均流装置的三元催化器，包括壳体、催化器载体、衬垫、与壳体一端相连的进气通道、与壳体另一端相连的排气通道，该三元催化器还包括催化器法兰，催化器法兰与进气通道相连，在催化器法兰内设有均流装置且均流装置位于进气通道的进气口，该均流装置包括与催化器法兰同轴设置的电磁环装置、与电磁环装置相连并用于控制电磁环装置工作的电子控制单元、沿电磁环装置周向设置并由电磁环装置控制转动的多个叶片，每个叶片通过连杆与电磁环装置相连。本发明的叶片可以在一定的转动角度范围内变化，完全匹配发动机的各种瞬态工况，有效提高三元催化器的转化效率及利用率，并且保证了发动机输出最大的有效功率。

权利要求

1.带有均流装置的三元催化器，包括壳体、催化器载体、衬垫、与所述壳体一端相连的进气通道、与所述壳体另一端相连的排气通道，所述三元催化器还包括催化器法兰，所述催化器法兰与所述进气通道相连，在所述催化器法兰内设有均流装置且所述均流装置位于所述进气通道的进气口，其特征在于，所述均流装置包括与所述催化器法兰同轴设置的电磁环装置、与所述电磁环装置相连并用于控制所述电磁环装置工作的电子控制单元、沿所述电磁环装置周向设置并由所述电磁环装置控制转动的多个叶片，每个所述叶片通过连杆与所述电磁环装置相连。

2.根据权利要求1所述的带有均流装置的三元催化器，其特征在于，所述连杆包括可沿自身的轴线且自身可自由转动的第一连杆、可沿自身的轴线且自身可自由转动的第二连杆。

3.根据权利要求2所述的带有均流装置的三元催化器，其特征在于，所述电磁环装置包括固定设置在所述催化器法兰内且与所述催化器法兰同轴的电磁铁环、由所述电磁铁环控制沿所述催化器法兰轴向移动和周向旋转设置的衔铁环，所述电磁铁环、所述衔铁环沿所述催化器法兰轴向依次设置，所述第一连杆与所述电磁铁环相连，所述第二连杆与所述衔铁环相连。

4.根据权利要求3所述的带有均流装置的三元催化器，其特征在于，所述电磁环装置与所述叶片之间设置有绝热环。

5.根据权利要求4所述的带有均流装置的三元催化器，其特征在于，所述第一连杆、所述第二连杆均穿过所述绝热环，在所述绝热环对应所述第二连杆的位置设置有用于限制所述叶片的尾端与所述催化器法兰的轴线形成的夹角大小的滑槽，所述第二连杆沿所述滑槽滑动，当所述第二连杆位于所述滑槽一端时，所述夹角最小为0°；当所述第二连杆位于所述滑槽的另一端时，所述夹角最大为90°。

6.根据权利要求5所述的带有均流装置的三元催化器，其特征在于，所述夹角为

30°~60°，当所述第二连杆位于所述滑槽一端时，所述夹角为30°；当所述第二连杆位于所述滑槽的另一端时，所述夹角为60°。

7.根据权利要求1所述的带有均流装置的三元催化器，其特征在于，所述叶片设置有

4~8个并沿所述电磁环装置周向均匀分布。

说明书

带有均流装置的三元催化器

技术领域

[0001] 本发明涉及一种带有均流装置的三元催化器，属于发动机排放污染控制领域。

背景技术

[0002] 三元催化器在汽车排气排放中起着至关重要的作用，可有效促使燃烧过程中产生的有毒有害气体进行二次反应，转化为无毒气体排放到大气中去。随着排放法律法规的不断提高，提高三元催化器的效率及延长使用寿命成为现阶段研究的焦点，其中，三元催化器内部流动均匀性是衡量三元催化器有效性的重要指标之一。现有的三元催化器中，由于结构因素，使得排气流经三元催化器载体部分时，均匀性不稳定，无法将三元催化器的最佳性能发挥出来，而且过渡的局部催化强度加大，缩短了催化器的使用寿命。

[0003] 如中国实用新型专利CN200920143489、CN200920227898、CN201020536943中均提出了有效改善流动均匀性的设计方案。但这些结构是固定的，无法适用于不同的发动机工况。在某些工况下，会造成均匀性的下降，以及排气背压的大幅增加，影响发动机动力性。

发明内容

[0004] 本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种带有均流装置的三元催化器。

[0005] 为解决以上技术问题，本发明采用如下技术方案：

[0006] 带有均流装置的三元催化器，包括壳体、催化器载体、衬垫、与所述壳体一端相连的进气通道、与所述壳体另一端相连的排气通道，所述三元催化器还包括催化器法兰，所述催化器法兰与所述进气通道相连，在所述催化器法兰内设有均流装置且所述均流装置位于所述进气通道的进气口，所述均流装置包括与所述催化器法兰同轴设置的电磁环装置、与所述电磁环装置相连并用于控制所述电磁环装置工作的电子控制单元、沿所述电磁环装置周向设置并由所述电磁环装置控制转动的多个叶片，每个所述叶片通过连杆与所述电磁环装置相连。

[0007] 优选地，所述连杆包括可沿自身的轴线且自身可自由转动的第一连杆、可沿自身的轴线且自身可自由转动的第二连杆。

[0008] 具体地，所述电磁环装置包括固定设置在所述催化器法兰内且与所述催化器法兰同轴的电磁铁环、由所述电磁铁环控制沿所述催化器法兰轴向移动和周向旋转设置的衔铁环，所述电磁铁环、所述衔铁环沿所述催化器法兰轴向依次设置，所述第一连杆与所述电磁铁环相连，所述第二连杆与所述衔铁环相连。

[0009] 具体地，所述电磁环装置与所述叶片之间设置有绝热环。

[0010] 具体地，所述第一连杆、所述第二连杆均穿过所述绝热环，在所述绝热环对应所述第二连杆的位置设置有用于限制所述叶片的尾端与所述催化器法兰的轴线形成的夹角大小的滑槽，所述第二连杆沿所述滑槽滑动，当所述第二连杆位于所述滑槽一端时，所述夹角最小为0°；当所述第二连杆位于所述滑槽的另一端时，所述夹角最大为90°。

[0011] 具体地，所述夹角为30°~60°。

[0012] 优选地，所述叶片设置有4~8个并沿所述电磁环装置周向均匀分布。

[0013] 由于上述技术方案的实施，本发明与现有技术相比具有如下优点：

[0014] 本发明的三元催化器通过电子控制单元（ECU）控制导流叶片的转动角度，有效匹配控制三元催化器内部气流流动均匀性，均匀性系数大于等于0.91，另一方面，可减小结构改变而带来的排气背压增加，排气背压增幅小于等于1.5kPa。

[0015] 本发明的叶片可以在一定的转动角度范围内变化，完全匹配发动机的各种瞬态工况，有效提高三元催化器的转化效率及利用率，并且保证了发动机输出最大的有效功率。本发明的三元催化器中的可转动的叶片的使用可提高三元催化器空间速度，空间速度越大，流经催化器载体部分的时间越长，催化反应越充分。

[0016] 本发明的三元催化器相比现有的三元催化器使用寿命更长。

附图说明

[0017] 图1为本发明三元催化器的结构示意图；

[0018] 图2为本发明三元催化器中均流装置的结构示意图；

[0019] 图3为本发明三元催化器中均流装置纵向剖视图（显示一个叶片）；

[0020] 图4为本发明三元催化器中均流装置的叶片转动位置的示意图；

[0021] 图中：1、壳体；2、催化器载体；3、衬垫；4、进气通道；5、排气通道；6、催化器法兰；7、均流装置；71、电磁环装置；711、电磁铁环；712、衔铁环；713、第一连杆；714、第二连杆；
72、叶片；73、绝热环；74、电子控制单元；75、滑槽。

具体实施方式

[0022] 下面结合说明书附图对本发明作进一步描述。

[0023] 如附图1~4所示的带有均流装置的三元催化器，包括壳体1、催化器载体2、衬垫3、与壳体1一端相连的进气通道4、与壳体1另一端相连的排气通道5、与进气通道4相连的催化器法兰6，在催化器法兰6内设有均流装置7且均流装置7位于进气通道4的进气口。

[0024] 均流装置7包括与催化器法兰6同轴设置的电磁环装置71、与电磁环装置71相连并用于控制电磁环装置71工作的电子控制单元74、沿电磁环装置71周向设置并由电磁环装置71控制转动的多个叶片72，叶片72可设置4~8个并沿电磁环装置71周向均匀分布，每个叶片72均通过连杆与电磁环装置71相连。本实施例中叶片72设置6个。

[0025] 如图2~4所示，连杆包括可沿自身的轴线且自身可自由转动的第一连杆713、可沿自身的轴线且自身可自由转动的第二连杆714。如图3所示，第一连杆713、第二连杆714与叶片72相连的位置分别为A点、B点，A点、B点在叶片72上沿催化器法兰6的轴向分布。电磁环装置71包括固定设置在催化器法兰6内且与催化器法兰6同轴的电磁铁环711、由电磁铁环711控制沿催化器法兰6轴向移动和周向旋转设置的衔铁环712，电磁铁环711、衔铁环712沿催化器法兰6轴向依次设置，第一连杆713与电磁铁环711相连，第二连杆
714与衔铁环712相连。

[0026] 电磁环装置71与叶片72之间设置有绝热环73，第一连杆713、第二连杆714均穿过绝热环73，在绝热环73对应第二连杆714的位置设置有用于限制叶片72的尾端与催化器法兰6轴线形成的夹角大小的滑槽75，第二连杆714沿滑槽75滑动，当第二连杆714位于滑槽75一端时，夹角最小为0°；当第二连杆714位于滑槽75另一端时，夹角最大为90°，夹角的大小即对应叶片72的转动角度。实际设置时，可以根据所使用的不同功率的发动机来改变开设滑槽的长度，使得夹角在0°~90°范围内变化，即叶片72的转动角度在
0°~90°范围内变化。本实施例的最佳夹角范围为30°~60°，即叶片72在转动角度为
30°~60°之间调整。

[0027] 本发明的工作原理：

[0028] 叶片72转动角度的调整主要是根据电子控制单元74（ECU）中搜集到的发动机进气温度、排气温度、空燃当量比，计算得到排气流速，再根据提前储存流速的对应角度变化函数数据，得到当前流速对应的角度值。ECU输出直流电流信号到电磁铁环711上，电磁铁环711根据不同电流产生不同的磁场，对衔铁环712产生变化的引力或斥力，衔铁环712在其轴向产生位移和旋转，带动叶片72上的B点移动，从而改变叶片72的转动角度，排气气体经过可转动的叶片72之后，形成旋转扰流，进入进气通道4，均匀地、低速地通过催化器载体2，最后由排气通道5排出进入排气系统其它消声器结构中。上述角度变化函数按照高流动均匀性与低排气背压的原则进行预设置，可根据数值模拟的结果得到，目的是达到发动机动力性与三元催化器流动均匀性的双重优化。

[0029] 以上对本发明做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，且本发明不限于上述的实施例，凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。