專利名稱：催化轉換器系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及機動車輛中的催化裝置。更具體地說，本實用新型涉及包含多孔
性材料的催化器、具有空腔和凸座的催化裝置。
背景技術：
傳統(tǒng)的車輛中，排氣后處理系統(tǒng)通常包含排氣歧管(exhaustmanifold)、排氣蕉
(down-pipe)和催化器。通常將提供反饋數(shù)據(jù)的第一前氧傳感器安裝在排氣蕉中，用來控制
流進發(fā)動機的空氣-燃料混合物。將第二后氧傳感器安裝在催化劑后或催化劑內；后一情
形即是所謂的集成傳感器，用于控制流入其中的廢氣的含氧量，以及用于校準第一氧傳感
器。這種氧傳感器的工作被稱為"閉環(huán)控制(closed-loop-control)"。 現(xiàn)況是，排氣系統(tǒng)通常在冷啟動后約10秒的時間內在沒有來自前氧傳感器的任
何反饋的情形下運行，因為氧傳感器直到被完全加熱后才能工作。為了避免熱阻塞，在內燃
機啟動前一般不會預熱氧傳感器。如果氧傳感器被預熱，他們可能會破裂。因此，在所述啟
動時間段，前氧傳感器由其內熱元件加熱，直到傳感器被加熱充分閉環(huán)控制才能夠啟動。在
EP1510672A1號專利中，公開了第二氧傳感器的圍繞物，所述氧傳感器被集成在催化器中，
可以借助于加熱裝置被加熱，從而減少了閉環(huán)控制能夠啟動前的時間。 當氧傳感器被結合在多孔性材料制成的催化器中時，更具體地說是當多孔性材料
是陶瓷時，具體的問題產生了 。這種情況中，在催化器和包圍催化器的外殼之間很需要有例
如絕緣材料制成的支承墊，以便保持催化器在適當?shù)奈恢谩Ｈ欢?，當使用包含氧傳感器和?br> 孔性材料催化器的催化裝置時，由于在裝有氧傳感器的凸座上或凸座附近的冷表面，從而
很難避免導致傳感器附近形成水凝結的冷表面凹穴。圖2表示公知的包含氧傳感器、凸座
和多孔性材料制成的催化器的催化裝置。由于有垂直于廢氣流的表面，這些表面將很大程
度上位于廢氣"陰涼處"，在其中，冷表面上可以很容易產生水凝結。 更具體地，通過冷的排氣管壁上水蒸汽的凝結形成了水滴。當水滴達到一定大小 時，或者當車輛加速時，伴隨流經車輛的質量上的增加，就會導致水滴滴落、被放出并與氧 傳感器發(fā)生碰撞。最后這種現(xiàn)象會導致氧傳感器的破壞。 現(xiàn)今車輛排氣的主要部件延續(xù)了冷啟動和以上提到的當閉環(huán)控制未運行時冷啟 動的啟動時間段。因此，需要減少冷啟動的時間和啟動時間段來減少排放。

實用新型內容本實用新型的一個目的是消除或至少減少上述提到的在多孔性材料、比如陶瓷材 料的催化器中傳感器周圍冷表面上水凝結的問題。 根據(jù)本實用新型，通過機動車輛排氣系統(tǒng)中的催化裝置實現(xiàn)了上述目的，該催化 裝置包含由多孔性材料制成的催化器，所述催化器具有用于容納廢氣探頭的傳感器元件的 至少一部分的空腔，所述空腔具有入口 ，所述入口被外殼和位于外殼與催化器表面之間的 支承墊環(huán)繞，其中，凸座被設置在傳感器元件和環(huán)繞空腔入口的外殼之間，其特征在于，空腔的入口具有斜面，并且凸座也具有與空腔入口的斜面相對的斜面，從而在所述兩個斜面 之間形成間隙，使氣體能夠在其間循環(huán)。 因此，與已知裝置(圖2)相比，已知裝置中，凸座的外表面垂直于廢氣流的方向， 而本實用新型的催化裝置提供了具有斜外表面的凸座，該斜外表面與空腔入口的斜面，即 催化器表面的部分相對。因此，廢氣流可以從催化器表面的斜面部分擴散開并對凸座進行 加熱，從而避免冷表面和水凝結。

(可選) 下面僅以舉例的方式并參照附圖中所表示的實施例來說明本實用新型，其中 圖1表示傳統(tǒng)車輛中排氣后處理系統(tǒng)的示意圖， 圖2表示公知技術催化裝置的示意圖， 圖3表示本實用新型的催化裝置的實施例的示意圖， 圖4表示根據(jù)圖3、其中去除了氧傳感器的本實用新型的催化裝置的實施例的示 意圖， 圖5表示凸座的實施例的示意圖。
具體實施方式
參見圖l，在傳統(tǒng)車輛中，排氣后處理系統(tǒng)包含排氣歧管12、排氣蕉13和催化器 5。第一前氧傳感器14設置在催化器5的外部或內部。第二后氧傳感器15設置在催化器 的后部或設置在催化器之后。應該理解本實用新型涉及被設置在催化器5內部的任何氧傳 感器。 根據(jù)圖3和圖4所示的實施例，提供了一種機動車輛排氣系統(tǒng)中的催化裝置，該裝 置包含由多孔性材料、尤其是由陶瓷材料制成的催化器5。催化器具有空腔6，用于容納廢 氣探頭的傳感元件l的至少一部分。空腔具有入口 7，其被外殼3和位于外殼3和催化器表 面之間的支承墊4環(huán)繞。凸座2被設置在傳感器元件1和環(huán)繞空腔6入口的外殼3之間。 空腔6的入口 7具有斜面8。凸座2也具有與空腔入口 7的斜面8相對的斜面9，從而形成 所述兩斜面之間的間隙10，以使氣體能在其間循環(huán)。 應該理解，術語"催化器"表示由多孔性材料尤其是陶瓷制成的基質，其中，所述的
多孔性材料可以用洗液浸漬，該洗液含一種或多種能夠發(fā)揮催化作用的物質。 應該理解，可以將傳感器元件1設置成使其平行于空腔6的中心軸11，或者與所述
中心軸11形成一角度。 空腔的斜面8和凸座的斜面9之間的間隙10的寬度a在1和10毫米之間。該間 隙10的寬度a優(yōu)選在2和5毫米之間。 空腔的斜面8和凸座的斜面9可以平行。可選地，間隙10的寬度a可以沿間隙的 長度變化。例如，斜面8和9可以會聚或發(fā)散。在寬度變化時，上面提到的間隙10的寬度 a定義為沿間隙長度的最小寬度。 根據(jù)本實用新型的一個方面，空腔的斜面入口 7在最寬外端處的直徑dl比在最窄 內端處的直徑d2大l至20毫米。優(yōu)選地，空腔斜面入口7在最寬外端處的直徑dl比在最 窄里端處的直徑d2大l至10毫米。更優(yōu)選地，空腔斜面入口 7在最寬外端處的直徑dl比 在最窄里端處的直徑d2大1至4毫米。
4[0024] 在本實用新型的另一方面，凸座2的高度h在l和20毫米之間。優(yōu)選地，凸座2
的高度h在1和15毫米之間。更優(yōu)選地，凸座2的高度h在3和6毫米之間。 在本實用新型的另一方面，空腔的斜面8與凹槽6的中心軸11形成10°和60°
之間的角度。優(yōu)選地，空腔的斜面8與所述中心軸11形成20。和40°之間的角度。 在本實用新型的一實施例中，凸座的斜面9與所述中心軸11形成10°和60°之
間的角度。優(yōu)選地，凸座2的斜面9與所述中心軸11形成20°和40°之間的角度。 在另一實施例中，外殼3由包含金屬的材料制成。優(yōu)選地，外殼由金屬制成。 凸座2可以由包含金屬的材料制成。優(yōu)選地，凸座2由金屬制成。 支承墊4可以由絕緣和/或彈性材料制成。適合用作支承墊的材料的例子包括但
不僅限于金屬絲網(wǎng)和纖維墊。 根據(jù)本實用新型，催化器5由多孔性材料制成。在優(yōu)選實施例中，催化器5由陶瓷 材料制成。 上述實施例可以相互結合，或者與上文或下文所述的本實用新型的其它實施例、 方面或權利要求相結合。 催化器空腔6和凸座2上的斜面設計將能夠使暖廢氣流到達并加熱凸座2，從而防 止傳感器周圍發(fā)生水凝結。凸座2的斜面9及相配的空腔6入口 7的斜面8使廢氣"蔭涼 處"出現(xiàn)的風險降到最小。 催化器空腔6的斜面8進一步的優(yōu)點是斜面打開了催化器基質，使廢氣流到達凸 座2的斜面9。由于被加工成斜面8處的催化器基質單元被打開，因此，熱的廢氣流可以很 容易擴散并加熱凸座表面。 根據(jù)圖2，在公知技術的催化裝置的裝配中，支承墊4具有預先打孔的用于傳感器 元件l的開口。由于公差的緣故，支承墊4通常不會完全接近凸座2，而是在兩者之間形成 凹穴。該凹穴被催化器基質、支承墊、凸座和外殼環(huán)繞。本實用新型還可以與支承墊4中預 先打了孔的孔洞一起組裝，但是由于相互配合的斜面，公差可以更小。萬一支承墊中的孔洞 蓋住了空腔開口 ，它可以彎曲到催化器基質和凸座之間的間隙內。這使得能夠具有更有利 的公差并減小凹穴的尺寸。
權利要求一種機動車輛排氣系統(tǒng)中的催化裝置，包含由多孔性材料制成的催化器(5)，所述催化器具有用于容納廢氣探頭的傳感器元件(1)的至少一部分的空腔(6)，所述空腔具有入口(7)，所述入口被外殼(3)和位于外殼(3)與催化器表面之間的支承墊(4)環(huán)繞，其中，凸座(2)被設置在傳感器元件(1)和環(huán)繞空腔(6)的入口的外殼(3)之間，其特征在于，空腔(6)的入口(7)具有斜面(8)，并且凸座(2)也具有與空腔入口(7)的斜面(8)相對的斜面(9)，從而在所述兩個斜面之間形成間隙(10)，以使氣體能夠在其間循環(huán)。
2. 根據(jù)權利要求l所述的催化裝置，其特征在于，空腔的斜面(8)與凸座的斜面(9)之間的間隙(10)的寬度(a)在1和10毫米之間。
3. 根據(jù)權利要求2所述的催化裝置，其特征在于，空腔的斜面(8)與凸座的斜面(9)之間的間隙(10)的寬度(a)在2和5毫米之間。
4. 根據(jù)權利要求1至3任一項所述的催化裝置，其特征在于，空腔的斜面入口 (7)在最寬外端處的直徑(dl)比在最窄內端處的直徑(d2)大1至10毫米之。
5. 根據(jù)權利要求4所述的催化裝置，其特征在于，空腔的斜面入口 (7)在最寬外端處的直徑(dl)比在最窄內端處的直徑(d2)大1至4毫米。
6. 根據(jù)權利要求1至5任一項所述的催化裝置，其特征在于，凸座(2)的高度(h)在1和15毫米之間。
7. 根據(jù)權利要求6所述的催化裝置，其特征在于，凸座(2)的高度(h)在3和6毫米之間。
8. 根據(jù)權利要求1至7任一項所述的催化裝置，其特征在于，空腔的斜面(8)與中心軸(11)形成10°和60°之間的角度。
9. 根據(jù)權利要求8所述的催化裝置，其特征在于，空腔的斜面(8)與中心軸(11)形成20°和40°之間的角度。
10. 根據(jù)權利要求1至9任一項所述的催化裝置，其特征在于，凸座的斜面(9)與中心軸(11)形成10°和60°之間的角度。
11. 根據(jù)權利要求10所述的催化裝置，其特征在于，凸座的斜面(9)與中心軸(11)形成20°和40°之間的角度。
12. 根據(jù)權利要求1至11任一項所述的催化裝置，其特征在于，外殼包含金屬。
13. 根據(jù)權利要求1至12任一項所述的催化裝置，其特征在于，凸座(2)包含金屬。
14. 根據(jù)權利要求1至13任一項所述的催化裝置，其特征在于，支承墊(4)包含絕緣材料。
15. 根據(jù)權利要求1至14任一項所述的催化裝置，其特征在于，催化器由陶瓷制成。
專利摘要本實用新型涉及機動車輛中的催化裝置，該裝置包含由多孔性材料制成的催化器、具有空腔和凸座?？涨缓屯棺膸缀涡螤钍沟糜捎谕棺粡U氣流加熱而防止了催化裝置內部的水凝結。
文檔編號F01N3/28GK201486627SQ20092016121
公開日2010年5月26日 申請日期2009年7月3日 優(yōu)先權日2009年7月3日
發(fā)明者安德里亞斯·桑德博格, 康尼·約翰森, 萊納特·約翰森, 馬格納斯·布洛姆羅斯, 麥茨·勞雷爾 申請人:福特全球技術公司