專(zhuān)利名稱(chēng)：內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機(jī)排氣凈化裝置的改進(jìn)。
以往，對(duì)于內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置，在例的(1)日本特開(kāi)平3-85316號(hào)公報(bào)“內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置”和(2)日本實(shí)開(kāi)昭55-110719號(hào)公報(bào)“催化轉(zhuǎn)換器”等中提出了解決方案。
上述以往技術(shù)(1)公報(bào)的圖1和圖7中，是在內(nèi)燃機(jī)的排氣口上連接著排氣管3，在該排氣管3內(nèi)配置有與排氣管3同方向延伸的具有很多孔的內(nèi)管5，在該內(nèi)管5的壁面上附著有含有催化物質(zhì)的載體8。
排氣管3以及內(nèi)管5形成沿徑向分割的半圓筒狀，排氣管3的配合邊緣之間夾著內(nèi)管5的配合邊緣，通過(guò)焊接成為一體。排氣管3以及內(nèi)管5是由鋼板或者不銹鋼板制成。
另外，在上述現(xiàn)有技術(shù)(2)的公報(bào)的圖5中，在前排氣管2上通過(guò)錐體4連接著圓筒狀外殼6的一端，該外殼6的另一端部通過(guò)錐體5連接后排氣管3，外殼6內(nèi)配置有與外殼6同方向延伸的板條金屬催化物質(zhì)的圓筒體9。
圓筒體9的一端通過(guò)固定環(huán)13固定在前排氣管2上，圓筒體9的另一端通過(guò)固定環(huán)13′可滑動(dòng)地配合在后排氣管3上。
上述以往技術(shù)(1)中，由于排氣管3與內(nèi)管5是一體的，不容易吸收掉隨著熱膨脹造成的兩者伸長(zhǎng)量的差。另外，內(nèi)管5因催化物質(zhì)的反應(yīng)熱而成為高溫，在這種情況下隨著熱膨脹的伸長(zhǎng)，會(huì)使含有催化物質(zhì)的載體8從內(nèi)管5上剝離。
上述現(xiàn)有技術(shù)(2)中，前、后排氣管2、3與外殼6和圓筒體9是分別連接的，必須要有錐體4、5，而且圓筒體9通過(guò)固定桿13、13′而連接在前后排氣管2、3上，零件數(shù)目多，組裝作業(yè)復(fù)雜，費(fèi)用高。
本發(fā)明的目的是1、以少的零部件數(shù)使安裝作業(yè)簡(jiǎn)單，2、很容易地吸收隨著熱膨脹而產(chǎn)生筒體與多孔板的伸長(zhǎng)量的差，3、催化物質(zhì)不會(huì)從多孔板上脫落。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的特征在于，在由筒體、收容于該筒體中且至少前部及后部固定在上述筒體中的多孔板構(gòu)成的，在多孔板上載有催化金屬的內(nèi)燃機(jī)排氣凈化裝置中，上述多孔板由Cr16-18％、C0.12％以下、Mn1％以下、Si0.75％以下的鐵素體不銹鋼板構(gòu)成，另外，將上述筒體用比上述多孔板的線性膨脹系數(shù)大的不銹鋼板制成。
由于收容于筒體內(nèi)的多孔板的至少前部及后部固定在筒體上，因而零件數(shù)目少，組裝作業(yè)簡(jiǎn)單。
另外，溫度比多孔板相對(duì)要低的排氣管由于是由比高溫的多孔板材料線性膨脹系數(shù)還要大的材料構(gòu)成，因而多孔板與排氣管的熱膨脹量大致相同。這樣，作用于多孔板與排氣管之間的固定部分的熱應(yīng)力小。
再有，呈高溫的多孔板由線性膨脹系數(shù)比較小的材料制成，在多孔板因熱而伸縮時(shí)，防止了壁面所載置的催化金屬的剝離。
圖1是安裝有本發(fā)明內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置的兩輪摩托車(chē)的側(cè)視圖2是本發(fā)明排氣裝置的側(cè)視圖；圖3是沿圖2中3-3線的放大剖視圖；圖4是沿圖3中4-4線的剖視圖；圖5是沿圖3中5-5線的剖視圖。
下面根據(jù)


本發(fā)明的實(shí)施例。而且，圖面是按符號(hào)的方向看的。
圖1是安裝有本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)排氣凈化裝置的兩輪摩托車(chē)的側(cè)視圖。兩輪摩托車(chē)1在車(chē)體2的中央附近帶有發(fā)動(dòng)機(jī)3(內(nèi)燃機(jī))，該發(fā)動(dòng)機(jī)3的排氣口4上連接有排氣裝置5，排氣裝置5的后部連接有消聲器15。
圖2是本發(fā)明的排氣裝置的側(cè)視圖，排氣裝置5的前部具有連接在發(fā)動(dòng)機(jī)3的排氣口4(參照?qǐng)D1)的第1排氣管11的一個(gè)端部11a，該第1排氣管11的另一端11b上連接著排氣凈化裝置12，在該凈化排氣裝置12上連接著第2排氣管13的一個(gè)端部13a，該第2排氣管13的另一個(gè)端部13b上通過(guò)法蘭盤(pán)連接著消聲器15(參照?qǐng)D1)圖3是圖2中沿3-3線的放大剖視圖，排氣凈化裝置12的前部具有連接第1排氣管11另一端部11b的筒體21的一個(gè)端部21a，該筒體21的另一個(gè)端部21b上連接著第2排氣管13的一個(gè)端部13a，筒體21內(nèi)收容有內(nèi)管22，并且筒體21內(nèi)通過(guò)焊接至少連接著內(nèi)管22的前部22a(一個(gè)端部)以及后部22b(另一端部)。
第1排氣管11、第2排氣管13、筒體21以及內(nèi)管22為圓筒狀部件，第1排氣管11、第2排氣管13以及內(nèi)管22的直徑大致相同。內(nèi)管22由多孔板(薄壁多孔板)構(gòu)成，與筒體21同方向延伸。
這樣，內(nèi)管22的直徑與第1、第2排氣管11、13大致相同，由于直徑不急劇變化，因而，排氣通過(guò)時(shí)的壓力損失小。
更詳細(xì)地說(shuō)，筒體21的一個(gè)端部21a內(nèi)插入內(nèi)管22的一個(gè)端部22a并進(jìn)行焊接，該內(nèi)管22的一個(gè)端部22a插入有第1排氣管11的另一端部11b，該第1排氣管11的另一個(gè)端部11b與一個(gè)端部21a、22a在整個(gè)圓周上焊接固定。
另外，內(nèi)管22的另一端部22b插入有第2排氣管13一個(gè)端部13a，該第2排氣管13的一個(gè)端部13a與另一端部21b、14b在整個(gè)圓周上焊接固定。
這里，構(gòu)成內(nèi)管22的多孔板由含Cr16-18％、C0.12％以下、Mn1％以下、Si0.75％以下的鐵素體不銹鋼板制成，例如，由SUS430熱軋不銹鋼板、冷軋不銹鋼板制成。
更詳細(xì)地說(shuō)，SUS430是由含Cr16.00-18.00％、C0.12％以下、Mn1.00％以下、Si0.75％以下、P0.040％以下、S0.030％以下的鐵素體不銹鋼制成。
另外，筒體21由線性膨脹系數(shù)比內(nèi)管22要大的不銹鋼板制成，例如，由作為奧氏體不銹鋼的SUS304熱軋不銹鋼板、冷軋不銹鋼板制成。
內(nèi)管22帶有多孔的壁面上載有鉑或銠等具有催化功能的貴金屬(通過(guò)將含有貴金屬的的溶液涂敷等方式附著)。
另外，23是覆蓋高溫筒體21的保護(hù)器，該保護(hù)器23通過(guò)焊接在筒體21外周面上的多個(gè)螺栓24由多個(gè)螺母25固定。
圖4是圖3中沿4-4線的剖視圖，示出了處在第1排氣管11的另一端部11b上嵌合有筒體21的一個(gè)端部21a以及內(nèi)管22的一個(gè)端部22a的狀態(tài)。
筒體21是由左右分為兩半的半個(gè)圓筒通過(guò)焊接而成一體的。
圖5是圖3中沿5-5線的剖視圖，內(nèi)管22是通過(guò)在將薄板卷曲成圓筒狀，對(duì)重疊面進(jìn)行點(diǎn)焊而固定的。保護(hù)器23是將左右分割為兩半的半圓筒的重疊面用螺釘緊固而固定的。
下面根據(jù)圖3說(shuō)明上述結(jié)構(gòu)的排氣凈化裝置的作用。
發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣沿圖中的空白箭頭的方向流動(dòng)，與內(nèi)管22中所載的貴金屬相接觸產(chǎn)生反應(yīng)而被凈化，排入大氣中。
內(nèi)管22由于反應(yīng)熱變得比筒體21溫度高。這樣，隨著熱膨脹，筒體21與內(nèi)管22之間的伸縮量(熱膨脹量)的差便成為了問(wèn)題，它是通過(guò)以下方式被解決的。
筒體21與內(nèi)管22的各個(gè)條件由下面的表來(lái)表示。
表1
首先將筒體21與內(nèi)管22的熱膨脹量之差根據(jù)上述表中的條件進(jìn)行計(jì)算。
熱膨脹量X由下面的公式(1)求得
X＝β·L(T－t) ………(1)X筒體21或者內(nèi)管22的熱膨脹量(mm)β筒體21或者內(nèi)管22的線膨脹系數(shù)(線膨脹率)(/℃)L筒體21或者內(nèi)管22的長(zhǎng)度(mm)T使用溫度(℃)(排氣流動(dòng)狀態(tài)的筒體21或者內(nèi)管22的溫度)t大氣溫度(℃)(排氣不流動(dòng)狀態(tài)的筒體21及內(nèi)管22的溫度)一般情況下，在催化金屬的反應(yīng)中，筒體21的溫度T1大約為450℃，內(nèi)管22的溫度T2約為650℃。這樣，筒體21由于與內(nèi)管22之間隔有中空層，并且暴露在外界氣體中，因而比載有催化金屬的內(nèi)管22的溫度要低。
另外，構(gòu)成筒體21的SU304的線膨脹系數(shù)β1為18.9×10-6/℃，構(gòu)成內(nèi)管22的SUS430的線膨脹系數(shù)β2為11.9×10-6/℃。
而且，在該實(shí)施例中筒體21以及內(nèi)管22的長(zhǎng)度L為108mm。
因此，根據(jù)上述公式(1)，筒體21的熱膨脹量X1為0.88mm，內(nèi)管22的熱膨脹量X2為0.81mm。這樣，熱膨脹量的差X3(X1－X2)為0.07mm，筒體21的熱膨脹量X1與內(nèi)管22的熱膨脹量X2大致相同。
如上述說(shuō)明所表明的那樣，由多孔板制成的內(nèi)管22雖然比筒體21的溫度更高，也可以將熱膨脹量X2抑制得比筒體21的熱膨脹量X1要小一些。
下面，對(duì)筒體21與內(nèi)管22在前部及后部進(jìn)行固定的情況下，隨著熱膨脹量的差X3作用于筒體21與內(nèi)管22的熱應(yīng)力，將根據(jù)上述表的各個(gè)條件進(jìn)行計(jì)算。
在這種情況下，作用在筒體21上的力與作用在內(nèi)管22上的力之間的關(guān)系為σ1·S1＝σ2·S2………(2)σ1通過(guò)熱膨脹量的差X3而作用在筒體21上的熱應(yīng)力(Kgf/mm2)。
σ2通過(guò)熱膨脹量的差X3而作用在筒體22上的熱應(yīng)力(Kgf/mm2)。
S1筒體21的圓筒狀斷面的面積(mm2)S2筒體22的圓筒狀斷面的面積(mm2)這里，筒體21的熱膨脹量X1由于比內(nèi)管22的熱膨脹量X2要大，作用在筒體21上的熱應(yīng)力σ1是壓縮應(yīng)力，作用在內(nèi)管22上的熱應(yīng)力σ2為拉伸應(yīng)力。
另外，熱膨脹量的差X3與隨之而發(fā)生的筒體21以及內(nèi)管22的變形的關(guān)系是[式1]ε1＋ε2＝|β1(T1－t)－β2(T2－t)| ………(3)ε1伴隨著熱膨脹量的差X3所發(fā)生在筒體21上的變形ε2伴隨著熱膨脹量的差X3所發(fā)生在內(nèi)管22上的變形另一方面，筒體21的拉伸彈性模量E1(Kgf/mm2)是E1＝σ1/ε1………(4)另外，內(nèi)管22的拉伸彈性模量E2(Kgf/mm2)是E2＝σ2/ε2………(5)這樣，通過(guò)上述公式(2)-(5)，作用在內(nèi)管22上的熱應(yīng)力σ2由下列的公式(6)求得。[式2]σ2=β1(T1-t)-β2(T2-t)1E2+S2E1·S1----(6)]]>這樣，通過(guò)上述公式(2)作用在筒體21上的熱應(yīng)力σ1由下列公式(7)求得σ1＝σ2·S2/S1………(7)這樣，通過(guò)上述公式(6)及(7)，作用在筒體21上的熱應(yīng)力(壓縮應(yīng)力)σ1為3.6Kgf/mm2，作用在內(nèi)管22上的熱應(yīng)力(拉伸應(yīng)力)σ2為8.9Kgf/mm2。
根據(jù)以上說(shuō)明的內(nèi)容，作用在筒體21與內(nèi)管22之間的固定部分上的熱應(yīng)力σ1、σ2很小，由此，提高了排氣凈化裝置12的耐久性。
另外，在上述實(shí)施例中，載有催化金屬的多孔板由于收容于筒體21內(nèi)且至少前部及后部固定在筒體21上，因而，不受圓筒狀內(nèi)管22的限制。例如可以做成平板狀。
另外，筒體21由比內(nèi)管22線膨脹系數(shù)要大的不銹鋼板制成，除了SUS304之外，也可以采用例如SUS310S、SUS316等奧氏體不銹鋼板制成。
以上所說(shuō)的本發(fā)明由于是將載有催化金屬的多孔板用含Cr16-18％、C0.12以下、Mn1％以下、Si0.75％以下的鐵素體不銹鋼板制成，收容多孔板的筒體用比多孔板的線性膨脹系數(shù)要大的不銹鋼板制成，比多孔板相對(duì)溫度要低的筒體用比高溫多孔板材料的線膨脹系數(shù)要大的材料構(gòu)成，從而，使多孔板與筒體的熱膨脹量大致相同。為此，由于作用于多孔板與筒體之間的固定部分上的熱應(yīng)力小，從而提高了排氣凈化裝置的耐久性。
這樣，由于收容在筒體內(nèi)的多孔板的至少前部及后部固定在筒體上這樣的結(jié)構(gòu)，與由錐形部作為中介部的以往安裝結(jié)構(gòu)相比較其結(jié)構(gòu)變得簡(jiǎn)單，部件數(shù)目減少，從而使得安裝作業(yè)簡(jiǎn)單。
另外，由于是將高溫的多孔板用線膨脹系數(shù)比較小的材料制成，因而，在多孔板受熱伸縮時(shí)，可以防止壁面所附的催化金屬產(chǎn)生剝離。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置，由筒體、收容于該筒體中且至少前部及后部固定在上述筒體上的多孔板制成，在多孔板上載有催化金屬，其特征在于上述多孔板由Cr16-18％、C0.12％以下、Mn1％以下、Si0.75％以下的鐵素體不銹鋼板構(gòu)成，此外，將上述筒體用比上述多孔板的線性膨脹系數(shù)大的不銹鋼板制成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機(jī)排氣凈化裝置，由筒體21，收容于該筒體21中且至少前部及后部固定在上述筒體21上的多孔板制成，在多孔板上載有催化金屬，上述多孔板由Cr16-18％、C0.12％以下、Mn1％以下、Si0.75％以下的鐵素體不銹鋼板構(gòu)成，另外，將上述筒體用比上述多孔板的線性膨脹系數(shù)大的不銹鋼板制成。由于是將比多孔板溫度相對(duì)要低的筒體用比高溫多孔板的線性膨脹系數(shù)大的材料制成，從而，使多孔板與筒體的熱膨脹量大致相同。為此，由于作用在多孔板與筒體之間的固定部分上的熱應(yīng)力小，從而提高了排氣凈化裝置的耐久性。
文檔編號(hào)F01N13/16GK1148136SQ9611175
公開(kāi)日1997年4月23日 申請(qǐng)日期1996年6月7日 優(yōu)先權(quán)日1995年6月9日
發(fā)明者關(guān)田孝人, 仲森正治 申請(qǐng)人:本田技研工業(yè)株式會(huì)社