催化转换器系统技术方案

本实用新型专利技术涉及机动车辆中的催化装置，该装置包含由多孔性材料制成的催化器、具有空腔和凸座。空腔和凸座的几何形状使得由于凸座被废气流加热而防止了催化装置内部的水凝结。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及机动车辆中的催化装置。更具体地说，本技术涉及包含多孔性材料的催化器、具有空腔和凸座的催化装置。
技术介绍
传统的车辆中，排气后处理系统通常包含排气歧管(exhaustmanifold)、排气蕉(down-pipe)和催化器。通常将提供反馈数据的第一前氧传感器安装在排气蕉中，用来控制流进发动机的空气-燃料混合物。将第二后氧传感器安装在催化剂后或催化剂内；后一情形即是所谓的集成传感器，用于控制流入其中的废气的含氧量，以及用于校准第一氧传感器。这种氧传感器的工作被称为闭环控制(closed-loop-control)。 现况是，排气系统通常在冷启动后约10秒的时间内在没有来自前氧传感器的任何反馈的情形下运行，因为氧传感器直到被完全加热后才能工作。为了避免热阻塞，在内燃机启动前一般不会预热氧传感器。如果氧传感器被预热，他们可能会破裂。因此，在所述启动时间段，前氧传感器由其内热元件加热，直到传感器被加热充分闭环控制才能够启动。在EP1510672A1号专利中，公开了第二氧传感器的围绕物，所述氧传感器被集成在催化器中，可以借助于加热装置被加热，从而减少了闭环控制能够启动前的时间。 当氧传感器被结合在多孔性材料制成的催化器中时，更具体地说是当多孔性材料是陶瓷时，具体的问题产生了 。这种情况中，在催化器和包围催化器的外壳之间很需要有例如绝缘材料制成的支承垫，以便保持催化器在适当的位置。然而，当使用包含氧传感器和多孔性材料催化器的催化装置时，由于在装有氧传感器的凸座上或凸座附近的冷表面，从而很难避免导致传感器附近形成水凝结的冷表面凹穴。图2表示公知的包含氧传感器、凸座和多孔性材料制成的催化器的催化装置。由于有垂直于废气流的表面，这些表面将很大程度上位于废气阴凉处，在其中，冷表面上可以很容易产生水凝结。 更具体地，通过冷的排气管壁上水蒸汽的凝结形成了水滴。当水滴达到一定大小 时，或者当车辆加速时，伴随流经车辆的质量上的增加，就会导致水滴滴落、被放出并与氧 传感器发生碰撞。最后这种现象会导致氧传感器的破坏。 现今车辆排气的主要部件延续了冷启动和以上提到的当闭环控制未运行时冷启 动的启动时间段。因此，需要减少冷启动的时间和启动时间段来减少排放。
技术实现思路
本技术的一个目的是消除或至少减少上述提到的在多孔性材料、比如陶瓷材 料的催化器中传感器周围冷表面上水凝结的问题。 根据本技术，通过机动车辆排气系统中的催化装置实现了上述目的，该催化 装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纳废气探头的传感器元件的 至少一部分的空腔，所述空腔具有入口 ，所述入口被外壳和位于外壳与催化器表面之间的 支承垫环绕，其中，凸座被设置在传感器元件和环绕空腔入口的外壳之间，其特征在于，空腔的入口具有斜面，并且凸座也具有与空腔入口的斜面相对的斜面，从而在所述两个斜面 之间形成间隙，使气体能够在其间循环。 因此，与已知装置(图2)相比，已知装置中，凸座的外表面垂直于废气流的方向， 而本技术的催化装置提供了具有斜外表面的凸座，该斜外表面与空腔入口的斜面，即 催化器表面的部分相对。因此，废气流可以从催化器表面的斜面部分扩散开并对凸座进行 加热，从而避免冷表面和水凝结。附图说明(可选) 下面仅以举例的方式并参照附图中所表示的实施例来说明本技术，其中 图1表示传统车辆中排气后处理系统的示意图， 图2表示公知技术催化装置的示意图， 图3表示本技术的催化装置的实施例的示意图， 图4表示根据图3、其中去除了氧传感器的本技术的催化装置的实施例的示 意图， 图5表示凸座的实施例的示意图。具体实施方式参见图l，在传统车辆中，排气后处理系统包含排气歧管12、排气蕉13和催化器 5。第一前氧传感器14设置在催化器5的外部或内部。第二后氧传感器15设置在催化器 的后部或设置在催化器之后。应该理解本技术涉及被设置在催化器5内部的任何氧传 感器。 根据图3和图4所示的实施例，提供了一种机动车辆排气系统中的催化装置，该装 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，用于容纳废 气探头的传感元件l的至少一部分。空腔具有入口 7，其被外壳3和位于外壳3和催化器表 面之间的支承垫4环绕。凸座2被设置在传感器元件1和环绕空腔6入口的外壳3之间。 空腔6的入口 7具有斜面8。凸座2也具有与空腔入口 7的斜面8相对的斜面9，从而形成 所述两斜面之间的间隙10，以使气体能在其间循环。 应该理解，术语催化器表示由多孔性材料尤其是陶瓷制成的基质，其中，所述的多孔性材料可以用洗液浸渍，该洗液含一种或多种能够发挥催化作用的物质。 应该理解，可以将传感器元件1设置成使其平行于空腔6的中心轴11，或者与所述中心轴11形成一角度。 空腔的斜面8和凸座的斜面9之间的间隙10的宽度a在1和10毫米之间。该间 隙10的宽度a优选在2和5毫米之间。 空腔的斜面8和凸座的斜面9可以平行。可选地，间隙10的宽度a可以沿间隙的 长度变化。例如，斜面8和9可以会聚或发散。在宽度变化时，上面提到的间隙10的宽度 a定义为沿间隙长度的最小宽度。 根据本技术的一个方面，空腔的斜面入口 7在最宽外端处的直径dl比在最窄 内端处的直径d2大l至20毫米。优选地，空腔斜面入口7在最宽外端处的直径dl比在最 窄里端处的直径d2大l至10毫米。更优选地，空腔斜面入口 7在最宽外端处的直径dl比 在最窄里端处的直径d2大1至4毫米。4 在本技术的另一方面，凸座2的高度h在l和20毫米之间。优选地，凸座2的高度h在1和15毫米之间。更优选地，凸座2的高度h在3和6毫米之间。 在本技术的另一方面，空腔的斜面8与凹槽6的中心轴11形成10°和60°之间的角度。优选地，空腔的斜面8与所述中心轴11形成20。和40°之间的角度。 在本技术的一实施例中，凸座的斜面9与所述中心轴11形成10°和60°之间的角度。优选地，凸座2的斜面9与所述中心轴11形成20°和40°之间的角度。 在另一实施例中，外壳3由包含金属的材料制成。优选地，外壳由金属制成。 凸座2可以由包含金属的材料制成。优选地，凸座2由金属制成。 支承垫4可以由绝缘和/或弹性材料制成。适合用作支承垫的材料的例子包括但不仅限于金属丝网和纤维垫。 根据本技术，催化器5由多孔性材料制成。在优选实施例中，催化器5由陶瓷 材料制成。 上述实施例可以相互结合，或者与上文或下文所述的本技术的其它实施例、 方面或权利要求相结合。 催化器空腔6和凸座2上的斜面设计将能够使暖废气流到达并加热凸座2，从而防 止传感器周围发生水凝结。凸座2的斜面9及相配的空腔6入口 7的斜面8使废气荫凉 处出现的风险降到最小。 催化器空腔6的斜面8进一步的优点是斜面打开了催化器基质，使废气流到达凸 座2的斜面9。由于被加工成斜面8处的催化器基质单元被打开，因此，热的废气流可以很 容易扩散并加热凸座表面。 根据图2，在公知技术的催化装置的装配中，支承垫4具有预先打孔的用于传感器 元件l的开口。由于公差的缘故，支承垫4通常不会完全接近凸座2，而是在两者之间形成 凹穴。该凹穴被催化器基质、支承垫、凸座和外壳环绕。本实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机动车辆排气系统中的催化装置，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纳废气探头的传感器元件（１）的至少一部分的空腔（６），所述空腔具有入口（７），所述入口被外壳（３）和位于外壳（３）与催化器表面之间的支承垫（４）环绕，其中，凸座（２）被设置在传感器元件（１）和环绕空腔（６）的入口的外壳（３）之间，　　其特征在于，空腔（６）的入口（７）具有斜面（８），并且凸座（２）也具有与空腔入口（７）的斜面（８）相对的斜面（９），从而在所述两个斜面之间形成间隙（１０），以使气体能够在其间循环。

【技术特征摘要】
一种机动车辆排气系统中的催化装置，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纳废气探头的传感器元件(1)的至少一部分的空腔(6)，所述空腔具有入口(7)，所述入口被外壳(3)和位于外壳(3)与催化器表面之间的支承垫(4)环绕，其中，凸座(2)被设置在传感器元件(1)和环绕空腔(6)的入口的外壳(3)之间，其特征在于，空腔(6)的入口(7)具有斜面(8)，并且凸座(2)也具有与空腔入口(7)的斜面(8)相对的斜面(9)，从而在所述两个斜面之间形成间隙(10)，以使气体能够在其间循环。2. 根据权利要求l所述的催化装置，其特征在于，空腔的斜面(8)与凸座的斜面(9)之间的间隙(10)的宽度(a)在1和10毫米之间。3. 根据权利要求2所述的催化装置，其特征在于，空腔的斜面(8)与凸座的斜面(9)之间的间隙(10)的宽度(a)在2和5毫米之间。4. 根据权利要求1至3任一项所述的催化装置，其特征在于，空腔的斜面入口 (7)在最宽外端处的直径(dl)比在最窄内端处的直径(d2)大1至10毫米之。5. 根据权利要求4所述的催化装置，其特征在于，空腔的斜面入口 (7)在最宽外端处的直径(dl)比在最...

【专利技术属性】
技术研发人员：马格纳斯布洛姆罗斯，麦茨劳雷尔，康尼约翰森，莱纳特约翰森，安德里亚斯桑德博格，
申请(专利权)人：福特全球技术公司，
类型：实用新型
国别省市：US[美国]