三元催化器及具有其的动力系统的制作方法

1.本实用新型涉及发动机设计制造技术领域，具体而言，涉及一种三元催化器及具有其的动力系统。


背景技术：

2.外部废气再循环(简称egr)技术在汽油发动机上应用可以提高发动机热效率，降低油耗和排放，因此运用越来越广泛。而滤网是低压废气再循环系统中必需的零件。滤网可以过滤废气中的硬质颗粒物及超过一定大小的碳烟颗粒物，从而保护增压器，egr冷却器等零件，从而保证发动机的使用寿命。
3.现有的滤网与金属垫片集成为一个零件，装在从三元催化器到egr冷却器之间的管路上。垫片需要两侧法兰夹紧，滤网需要与法兰孔的大小相配合，法兰孔的大小又主要由管路的管径决定，即滤网的大小需要受管路的管径限制。而受车辆机舱安装空间和管路制造工艺的限制，egr取气管路的管径不能做太大，也就限制了滤网的大小。
4.随着发动机热效率的提高，要求实现的egr率越来越高，这就要求egr系统中的零件的阻力越来越小。而想要降低滤网的阻力就需要增加流通面积，主要有两个方法，一是在滤网外形尺寸一定的情况下，将滤网的孔眼直径增加；二是孔眼直径不变的情况下，将滤网的外形尺寸增大。但是滤网孔眼直径增加会降低滤网的过滤效果，失去延长发动机使用寿命的作用。所以为了降低滤网的阻力，只能选择将滤网外形尺寸增加。如果用现有的滤网垫片结构，滤网垫片装在egr系统的进气管路上，安装空间受限，管径通常都不能做很大，否则不能满足安装要求。
5.此外，滤网由于过滤发动机排气中的碳烟颗粒物，有被碳烟颗粒物堵塞的风险，当滤网被堵塞到一定程度，需要将发动机排气温度提高到一定温度以上，将滤网上的颗粒物高温烧掉，实现自清洁，而现有的将滤网安装在egr系统的进气管路的方式，由于管路可承受温度的限制，滤网的自清洁效率受限。


技术实现要素：

6.本实用新型的主要目的在于提供一种三元催化器及具有其的动力系统，以解决现有技术中的滤网直径受限制的问题。
7.为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种三元催化器，包括：壳体，壳体的第一端开设进气口，壳体的第二端开设出气口，壳体上有取气口，取气口位于进气口和出气口之间，取气口用于与废气再循环管路连接；滤网，滤网设置于壳体内并位于取气口处；催化剂载体，催化剂载体为至少一个，催化剂载体设置于壳体内，催化剂载体用于净化进入三元催化器内的气体。
8.进一步地，催化剂载体为两个，其中一个催化剂载体靠近进气口设置，另一个催化剂载体靠近出气口设置，两个催化剂载体间隔地设置以形成第一空腔结构，第一空腔结构的侧壁上开设有取气口。
9.进一步地，滤网设置于第一空腔结构内。
10.进一步地，壳体的表面上设置有第一管段和第二管段，第一管段的第一端与第一空腔结构连通，第一管段的第二端远离壳体延伸设置，第二管段的第一端与第一管段连通，第二管段的第二端远离第一管段延伸设置，且第二管段的第二端开设有取气口，第一管段、第二管段与壳体内部之间围设成第一空腔结构，滤网设置于第一管段内。
11.进一步地，第一管段的内径大于第二管段的内径。
12.进一步地，第一管段和第二管段中至少一个的轴线与壳体的轴线具有夹角地设置。
13.进一步地，壳体与催化剂载体相对的侧壁上开设有取气口。
14.进一步地，三元催化器还包括颗粒捕集器，催化剂载体设置于壳体的第一端内，颗粒捕集器设置于壳体的第二端内，催化剂载体与颗粒捕集器之间具有距离地设置以形成第二空腔结构。
15.进一步地，第二空腔结构的侧壁上开设有取气口，或者，壳体与颗粒捕集器相对的侧壁上开设有取气口。
16.根据本实用新型的另一方面，提供了一种动力系统，动力系统包括三元催化器，三元催化器为上述的三元催化器。
17.应用本实用新型的技术方案，将滤网设置在三元催化器内，且滤网朝向取气口设置，可使得进入废气再循环管路的气体先经过滤网过滤，滤网可过滤气体中的硬质颗粒物与碳烟颗粒物，从而保护增压器、废气再循环冷却器等零件，延长发动机的使用寿命，相比于现有技术中将滤网安装在从三元催化器到废气再循环冷却器之间的管路的方式，本技术中的滤网安装在三元催化器内，滤网的大小可不受废气再循环管路的管径限制，具有更好的过滤效果，同时，滤网可承受的环境温度更高，发动机自清洁的效率更高。
附图说明
18.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
19.图1示出了根据本实用新型的三元催化器的第一实施例的结构示意图；
20.图2示出了根据本实用新型的三元催化器的第二实施例的结构示意图；
21.图3示出了根据本实用新型的三元催化器的第三实施例的结构示意图；
22.图4示出了根据本实用新型的三元催化器的第四实施例的结构示意图。
23.其中，上述附图包括以下附图标记：
24.1、壳体；
25.2、进气口；
26.3、出气口；
27.4、取气口；41、第一管段；42、第二管段；
28.5、滤网；
29.6、催化剂载体；61、第一空腔结构；62、第二空腔结构；
30.7、颗粒捕集器。
具体实施方式
31.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
32.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
33.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
34.现在，将参照附图更详细地描述根据本技术的示例性实施方式。然而，这些示例性实施方式可以由多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施方式。应当理解的是，提供这些实施方式是为了使得本技术的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施方式的构思充分传达给本领域普通技术人员，在附图中，为了清楚起见，有可能扩大了层和区域的厚度，并且使用相同的附图标记表示相同的器件，因而将省略对它们的描述。
35.结合图1至图4所示，根据本技术的具体实施例，提供了一种三元催化器。
36.三元催化器包括：壳体1，壳体1的第一端开设进气口2，壳体1的第二端开设出气口3，壳体1上有取气口4，取气口4位于进气口2和出气口3之间，取气口4用于与废气再循环管路连接；滤网5，滤网5设置于壳体1内并位于取气口4处；催化剂载体6，催化剂载体6为至少一个，催化剂载体6设置于壳体1内，催化剂载体6用于净化进入三元催化器内的气体。
37.应用本实施例的技术方案，将滤网设置在三元催化器内，且滤网朝向取气口设置，可使得进入废气再循环管路的气体先经过滤网过滤，滤网可过滤气体中的硬质颗粒物与碳烟颗粒物，从而保护增压器、废气再循环冷却器等零件，延长发动机的使用寿命，相比于现有技术中将滤网安装在从三元催化器到废气再循环冷却器之间的管路的方式，本技术中的滤网安装在三元催化器内，滤网的大小可不受废气再循环管路的管径限制，具有更好的过滤效果，同时，滤网可承受的环境温度更高，发动机自清洁的效率更高。
38.其中，滤网5可采取焊接、过盈配合、铆接、螺纹紧固、卷边联接等方式与壳体1连接。滤网的形状可以是圆形、方形、碗形或其他不规则形状。为使得过滤效果更好，滤网的形状应当在三元催化器结构允许的范围内尽量更大，具体地，滤网5的大小要大于取气口4或废气再循环管路的管径的大小。
39.具体地，催化剂载体6为两个，其中一个催化剂载体6靠近进气口2设置，另一个催化剂载体6靠近出气口3设置，两个催化剂载体6间隔地设置以形成第一空腔结构61，第一空腔结构61的侧壁上开设有取气口4。如图1所示，取气口4设置在第一空腔结构61的侧壁上，可使得发动机的排气废气从三元催化器的进气口2流入，通过靠近进气口2设置的催化剂载
体6后，一部分废气流过滤网5流出取气口4，剩余的废气流过靠近出气口3设置的催化剂载体6，从三元催化器的出气口3流出。
40.相应地，滤网5设置于第一空腔结构61内。
41.其中，壳体1的表面上设置有第一管段41和第二管段42，第一管段41的第一端与第一空腔结构61连通，第一管段41的第二端远离壳体1延伸设置，第二管段42的第一端与第一管段41连通，第二管段42的第二端远离第一管段41延伸设置，且第二管段42的第二端开设有取气口4，第一管段41、第二管段42与壳体1内部之间围设成第一空腔结构61，滤网5设置于第一管段41内。如图2所示，滤网5设置于第一管段41内可便于独立调整滤网5与取气口4的相对大小和相对位置，通过单独调节第一管段41的管径大小，可使得在调整位于第一管段41内的滤网5的尺寸时，开设于第二管段42上的取气口4大小可保持不变。
42.优选地，第一管段41的内径大于第二管段42的内径。这样设置可使得设置于第一管段41内的滤网5具有更大的安装空间，废气经过滤网5的过滤效果更好，进入取气口4的废气都经滤网5过滤。
43.进一步地，第一管段41和第二管段42中至少一个的轴线与壳体1的轴线具有夹角地设置。在本技术的一个实施例中，第一管段41和第二管段42的轴线均与壳体1的轴线相垂直地设置。需要说明的是，第一管段41和第二管段42的轴线设置应当与发动机的内部结构设置相配合，令第一管段41和第二管段42的轴线可以与壳体1的轴线具有夹角地设置，可使得三元催化器的占用空间最小。
44.可选择地，壳体1与催化剂载体6相对的侧壁上开设有取气口4。具体而言，取气口4还可以设置在壳体1的出气口3与催化剂载体6相对的侧壁上，或者，取气口4可以设置在壳体1的进气口2与催化剂载体6相对的侧壁上。
45.进一步地，三元催化器还包括颗粒捕集器7，催化剂载体6设置于壳体1的第一端内，颗粒捕集器7设置于壳体1的第二端内，催化剂载体6与颗粒捕集器7之间具有距离地设置以形成第二空腔结构62。在本技术的一个实施例中，催化剂载体6靠近进气口2设置，颗粒捕集器7靠近出气口3设置。如图3和图4所示，颗粒捕集器7可以捕捉气体中的微粒排放物质，避免对大气造成污染。
46.可选择地，第二空腔结构62的侧壁上开设有取气口4，或者，壳体1与颗粒捕集器7相对的侧壁上开设有取气口4。具体而言，取气口4可以开设在第二空腔结构62的侧壁上和出气口3与颗粒捕集器7之间的壳体1上，滤网5始终位于取气口4处。
47.本技术的实施例中，三元催化器的壳体1上可以集成滤网5的空间比废气再循环管路上的空间更充裕，将滤网5集成在三元催化器的壳体1上，可以有更多的空间增大滤网5的外形尺寸，从而降低废气再循环气体流过滤网5的压力降，有效减少废气再循环气体流过滤网产生的阻力损失。与将滤网5安装在废气再循环管路上的方案相比，本技术中的滤网5靠近热源，承受的环境温度更高，能实现自清洁的效率更高。
48.根据本技术的另一具体实施例，提供了一种动力系统，动力系统包括三元催化器，三元催化器为上述的三元催化器。
49.优选地，动力系统包括汽缸，汽缸具有排气管道，排气管道与三元催化器的进气口2连接，汽缸排出的废气经三元催化器净化后再通过出气口3排出动力系统，净化后的气体对大气污染较小，有良好的环境保护效果。动力系统还包括废气再循环系统，在本技术的一
个实施例中，废气再循环系统为低压废气再循环系统。废气再循环系统中的废气再循环管路的第一端与汽缸的进气管路连接，废气再循环管路的第二端与三元催化器的取气口4连接，设置在三元催化器内与取气口4对应位置的滤网5可以将汽缸排出的废气净化，过滤掉废气中的硬质颗粒物及超过一定大小的碳烟颗粒物，废气经滤网5过滤再进入废气再循环管路，可减少对增压器，废气再循环冷却器等零件的损害，从而延长动力系统的使用寿命。现有技术中将滤网5设置在废气再循环管路上，由于废气再循环管路的管径限制，滤网5的尺寸大小也受限，将滤网5设置在三元催化器内，滤网5可具有更大的布置空间，提升滤网5的尺寸可以有效提高滤网5的过滤效果，同时，动力系统需定期进行自清洁以将滤网5上附着的颗粒物粉碎，避免颗粒物堵塞滤网5的滤孔降低滤网5的过滤效果，当滤网5设置在废气再循环管路上时，由于滤网5的位置离热源较远，获得的清洁温度较低，使得滤网5的清洁效果下降，本实施例中将滤网5设置在三元催化器内，滤网5更靠近热源，获得的清洁温度更高，滤网5的清洁效果更好，滤网5具有更好的长期使用效果。
50.根据本技术的另一具体实施例，提供了一种车辆，车辆包括动力系统，动力系统为上述实施例中的动力系统。具有上述动力系统的车辆可具有更好的废气再循环利用效果和更长的使用寿命，进行充分尾气净化和废气再循环利用的上述车辆具有更好的环保效果，在车辆市场具有更广的应用前景。
51.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
52.除上述以外，还需要说明的是在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本技术概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本实用新型的范围内。
53.在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
54.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。