專利名稱：一種新型排氣歧管和三元催化器緊耦合的熱端總成的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于發(fā)動機(jī)排氣系統(tǒng)制造技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種新型 排氣歧管和三元催化器緊耦合的熱端總成。
背景技術(shù)：
目前，在發(fā)動機(jī)排氣系統(tǒng)制造技術(shù)領(lǐng)域中，排氣歧管和三元催化器緊耦合 的熱端總成包括排氣歧管和三元催化器，其中排氣歧管連接在汽車發(fā)動機(jī)的氣 缸和排氣管之間，其作用是將各氣缸排出的廢氣匯集起來，經(jīng)排氣系統(tǒng)排入大 氣。排氣歧管的型線走向受缸蓋連接法蘭位置、排氣管位置、周邊零部件位置 及安裝工藝的影響，使得排氣歧管很難同時滿足排氣背壓小，各支管流動均勻 性好且流動干涉小的要求。
傳統(tǒng)的鑄造排氣歧管管壁厚且材質(zhì)不均勻，容易產(chǎn)生熱應(yīng)力集中。鑄造管 內(nèi)壁粗糙度高，歧管引起的背壓高，增加發(fā)動機(jī)的功率損失。鑄造排氣歧管的 熱量損失較大，歧管出口氣流溫度降低較多，不利于后面三元催化轉(zhuǎn)化器內(nèi)反 應(yīng)溫度的提高，使得三元催化轉(zhuǎn)化效率不高。排氣歧管和三元催化器距離的遠(yuǎn) 近對三元催化器催化轉(zhuǎn)化效率有著重要影響。非緊耦合式三元催化器在發(fā)動機(jī)
啟動初期的催化轉(zhuǎn)化效率較低，排放的尾氣難以滿足歐3、歐4排放標(biāo)準(zhǔn)的環(huán)保 要求。
焊接式排氣歧管焊縫處的材料性能發(fā)生了變化，材料剛度減弱，強(qiáng)度降低。 排氣歧管的工作溫度高，氣流速度大，熱應(yīng)力及高速氣流的沖擊，在焊縫附近 容易出現(xiàn)斷裂。另外，焊縫個數(shù)多，焊接次數(shù)多，將耗費(fèi)大量的人力、物力和 時間。因此，盡可能減小排氣歧管焊縫個數(shù)和焊接次數(shù)有利于排氣歧管結(jié)構(gòu)強(qiáng) 度的提高，并利于大規(guī)模批量生產(chǎn)。
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型所提供的技術(shù)方案所要解決的技術(shù)問題是，在發(fā)動機(jī)排氣系統(tǒng) 制造技術(shù)領(lǐng)域中，采用傳統(tǒng)的鑄造排氣歧管管壁厚且材質(zhì)不均勻，容易產(chǎn)生熱 應(yīng)力集中，鑄造管內(nèi)壁粗糙度高，歧管引起的背壓高，增加發(fā)動機(jī)的功率損失， 鑄造排氣歧管的熱量損失較大，歧管出口氣流溫度降低較多，不利于后面三元
催化轉(zhuǎn)化器內(nèi)反應(yīng)溫度的提高，使得三元催化轉(zhuǎn)化效率不高；采用焊接式排氣 歧管焊縫處的材料性能發(fā)生了變化，材料剛度減弱，強(qiáng)度降低，在焊縫附近容 易出現(xiàn)斷裂，耗費(fèi)大量的人力、物力等技術(shù)問題，而提供了一種新型排氣歧管 和三元催化器緊耦合的熱端總成。
本實(shí)用新型所提供的技術(shù)方案是， 一種新型排氣歧管和三元催化器緊耦合 的熱端總成，包括排氣歧管和與所述排氣歧管緊耦合的三元催化器，所述排氣 歧管為由薄壁鋼板沖壓成型的排氣歧管。
所述的排氣歧管包括由上殼體、下殼體組成的排氣支管及匯合管。
所述上殼體與下殼體之間通過焊接連接。
所述三元催化器上設(shè)有前錐端和后錐端。
所述前錐端與排氣歧管之間通過焊接連接；所述后錐端與出氣管之間通過 焊接連接。
采用本實(shí)用新型所提供的技術(shù)方案，采用沖壓結(jié)合焊接的排氣歧管和三元 催化轉(zhuǎn)化器緊耦合的熱端總成，既降低了歧管的排氣背壓，提高了排氣歧管各 支管流量的均勻性，減小了各支管間的氣流干涉；又利用排氣歧管和三元催化 器的緊耦合布置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，使得通過三元催化器的廢氣保持較高的溫度，三 元催化器能在較短時間內(nèi)達(dá)到起燃溫度，能較大幅度地提高三元催化器的轉(zhuǎn)化 效率，從而可以滿足歐3、歐4甚至更高排放標(biāo)準(zhǔn)。

結(jié)合附圖，對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明；
圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖2為本實(shí)用新型側(cè)面結(jié)構(gòu)示意其中，l為進(jìn)氣法蘭；2為隔熱罩支架A; 3為隔熱罩支架B; 4為 上殼體；5為氧傳感器座；6為前端錐；7為三元催化器；8為隔熱罩支架C; 9 為隔熱罩支架D; IO為后端錐；ll為出氣管；12為出氣法蘭；13為下殼體。
具體實(shí)施方式

如圖1-2所示，本實(shí)用新型所提供的技術(shù)方案， 一種新型排氣歧管和三元催
化器緊耦合的熱端總成，包括排氣歧管和與所述排氣歧管緊耦合的三元催化器
7，所述排氣歧管為由薄壁鋼板沖壓成型的排氣歧管；所述的排氣歧管包括由上 殼體4、下殼體13組成的排氣支管及匯合管；所述上殼體4與下殼體13之間通 過焊接連接；所述三元催化器7上設(shè)有前端錐6和后端錐10;所述前端錐6與 排氣歧管之間通過焊接連接；所述后端錐10與出氣管11之間通過焊接連接。
本實(shí)用新型的排氣歧管是由薄壁板材沖壓成型的上殼體4和下殼體13組 成，殼體的型線和走向充分滿足流體流動的要求，并且具有成本低，適合大規(guī) 模批量生產(chǎn)。
本實(shí)用新型首次利用沖壓成型排氣歧管的上殼體4、下殼體13來組成三個 排氣支管及匯合管。沖壓成型殼體的型線和走向首先以滿足氣流流動阻力小、 各支管流動均勻性好、各支管流動干涉小為目標(biāo)，同時充分考慮排氣歧管進(jìn)口 法蘭位置、排氣管位置及安裝工藝的要求。在型線設(shè)計過程中充分利用計算流 體動力學(xué)(CFD)和有限元(FEM)軟件進(jìn)行分析。該排氣歧管具有排氣背壓 小，各支管流動均勻性好，流動干涉小的優(yōu)點(diǎn)。三個支管的氣流經(jīng)過匯合管的匯集整流作用后進(jìn)入緊耦合的三元催化轉(zhuǎn)化
器內(nèi)，三元催化器7載體過流截面上速度分布的均勻性高，能充分發(fā)揮三元催 化劑的作用。同時，由于排氣歧管與三元催化器7是緊耦合的，尾氣的熱量損 失小，尾氣以較高溫度通過三元催化器7，三元催化器7能在較短時間內(nèi)達(dá)到起 燃溫度，大幅度提高了三元催化器7的轉(zhuǎn)化效率，有效的將排氣歧管內(nèi)有害氣 體轉(zhuǎn)化為無害氣體再排放到大氣中，從而凈化了廢氣，改善了廢氣排放，大大 減小了對環(huán)境的污染。
本實(shí)用新型的排氣歧管是薄壁板材沖壓成型的上殼體4和下殼體13,上下 殼體13之間、殼體和三元催化器7之間通過焊接連接。既充分利用了沖壓容易 成型、便于批量生產(chǎn)、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高的優(yōu)點(diǎn)，又充分利用焊接簡單、靈活的特點(diǎn)。 本實(shí)用新型的流動條件好，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，尾氣凈化效率高。
排氣歧管及其緊耦合的三元催化器7結(jié)構(gòu)如圖1和2所示。發(fā)動機(jī)氣缸排 出的氣流經(jīng)過進(jìn)氣法蘭1進(jìn)入由上殼體4和下殼體13組成的排氣歧管，三股氣 流在排氣歧管末端匯合整流后，經(jīng)過前端錐6進(jìn)入三元催化器7載體進(jìn)行催化 轉(zhuǎn)化，尾氣經(jīng)過催化轉(zhuǎn)化后通過后端錐10流向出氣管11。后面的排氣系統(tǒng)通過 出氣法蘭12與排氣歧管和三元催化器7連接。
薄板沖壓成型的上下殼體13焊接在一起構(gòu)成了排氣歧管的三個進(jìn)氣支管和 匯合區(qū)，利用計算流體動力學(xué)(CFD)優(yōu)化歧管上下殼體13的型線和走向，充 分滿足排氣歧管背壓小、流動均勻性好及流動干涉小的要求。三元催化器7前 后端錐10的型線也用CFD進(jìn)行了充分的優(yōu)化。
為避免排氣歧管和三元催化器7高溫對周邊零部件的影響，在排氣歧管和 三元催化器7的外面安裝了隔熱罩和氧傳感器座5，圖1中為隔熱罩支架A2、 隔熱罩支架B3、隔熱罩支架C8、隔熱罩支架D9是隔熱罩的四個支架。本實(shí)用新型排氣歧管的上下殼體13之間、排氣歧管三元催化器7的進(jìn)氣端 之間、三元催化器7的出氣端與出氣管11之間均通過焊接連接。這樣可以充分 利用了沖壓容易成型、便于批量生產(chǎn)、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高的優(yōu)點(diǎn)，又可以充分利用焊 接簡單、靈活的特點(diǎn)。
權(quán)利要求1、一種新型排氣歧管和三元催化器緊耦合的熱端總成，包括排氣歧管和與所述排氣歧管緊耦合的三元催化器(7)，其特征在于，所述排氣歧管為由薄壁鋼板沖壓成型的排氣歧管。
2、 如權(quán)利要求1所述的一種新型排氣歧管和三元催化器緊耦合的熱端總成， 其特征在于，所述的排氣歧管包括由上殼體(4)、下殼體(13)組成的排氣支 管及匯合管。
3、 如權(quán)利要求2所述的一種新型排氣歧管和三元催化器緊耦合的熱端總成， 其特征在于，所述上殼體(4)與下殼體(13)之間通過焊接連接。
4、 如權(quán)利要求1或2或3所述的一種新型排氣歧管和三元催化器緊耦合的 熱端總成，其特征在于，所述三元催化器(7)上設(shè)有前端錐(6)和后端錐(10)。
5、 如權(quán)利要求4所述的一種新型排氣歧管和三元催化器緊耦合的熱端總成， 其特征在于，所述前端錐(6)與排氣歧管之間通過焊接連接；所述后端錐(10) 與出氣管(11)之間通過焊接連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種新型排氣歧管和三元催化器緊耦合的熱端總成，包括排氣歧管和與所述排氣歧管緊耦合的三元催化器，所述排氣歧管為由薄壁鋼板沖壓成型的排氣歧管；所述的排氣歧管包括由上殼體、下殼體組成的排氣支管及匯合管。采用沖壓結(jié)合焊接的排氣歧管和三元催化轉(zhuǎn)化器緊耦合的熱端總成，既降低了歧管的排氣背壓，提高了排氣歧管各支管流量的均勻性，減小了各支管間的氣流干涉；又利用排氣歧管和三元催化器的緊耦合布置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，使得通過三元催化器的廢氣保持較高的溫度，三元催化器能在較短時間內(nèi)達(dá)到起燃溫度，能較大幅度地提高三元催化器的轉(zhuǎn)化效率，從而可以滿足歐3、歐4甚至更高排放標(biāo)準(zhǔn)。
文檔編號F01N13/16GK201133275SQ20072013146
公開日2008年10月15日 申請日期2007年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月14日
發(fā)明者施法佳, 胡于富, 安 鮑 申請人:蕪湖杰鋒汽車動力系統(tǒng)有限公司