一种三元催化器和颗粒捕集器紧耦合的排气总成的制作方法

1.本发明涉及增程式电动汽车排气系统技术领域，尤其是指一种三元催化器和颗粒捕集器紧耦合的排气总成。


背景技术：

2.随着国六排放标准的普及，对于车辆的尾气排放提出了新的要求，不仅对尾气的有害气体排放管控更加严格，同时还对尾气颗粒物排放提出了新的要求，因此，为了迎合国六排放标准，许多车企在其发动机排气系统中加入gpf（汽油颗粒捕集器），gpf的原理是通过由合成陶瓷等材料制成的过滤器在发动机尾气通过时捕获尾气中的颗粒物，然后通过控制进气和发动机缸内喷油，辅助提高颗粒捕集器内的温度，使碳颗粒与氧气反应燃烧，以此消耗捕获到的碳颗粒，从而再生循环。
3.增程式电动汽车，其本质上比油电混合动力汽车更为接近纯电动汽车，其动力来源于电机，与纯电动汽车不同的是增程式电动汽车还配置有一台发动机作为增程器，增程器仅用于电池充电以增加汽车的续航里程，不参与提供动力，因此，作为增程器的发动机可一直在最优工况下运行，然而，在国六排放标准普及的大环境下，增程式电动汽车的增程器的尾气排放同样需要降低尾气中的颗粒物排放，目前最普及的方案就是在三元催化转化器后段添加汽油颗粒捕集器，三元催化转化器和汽油颗粒捕集器现有的布置方案一般采用三元催化器和gpf分级布置，因力臂较长，一般需要在三元催化器后面布置一个长约180mm的波纹管，用来阻断发动机振动，这种布置的缺点在于：
4.1、三元催化器载体和gpf载体之间的间隙将达到300mm以上，gpf距离发动机距离较远，而且中间波纹管区域缺乏保温，散热较快，gpf的起燃响应较慢，催化效率不高，要想达到同等条件下转化效率，满足相关排放法规要求，就要求采用更多的贵金属含量，导致整车成本急剧上升；
5.2、零件数量繁多，增加成本；
6.3、占用空间大，挤压周边件布置空间，增程车型整车机舱需要同时布置增程器系统和电驱系统，空间严重受限，而且底盘周边件保温防护面积也会增加。


技术实现要素：

7.本实用新型为了解决上述技术问题提供一种三元催化器和颗粒捕集器紧耦合的排气总成，结构紧凑，零件种类数量少，整车成本低，gpf的再生性能好，气流的均匀性好。
8.为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
9.一种三元催化器和颗粒捕集器紧耦合的排气总成，所述排气总成包括沿气流流向依次布置的进气法兰、进气端锥、筒形壳体、出气端锥、出气弯管和出气法兰，所述筒形壳体包括容置腔，所述容置腔两端开口，其中一端与所述进气端锥固定连接，另一端与所述出气端锥固定连接，所述容置腔内安装有三元催化转化载体和汽油颗粒捕集载体，所述三元催化转化载体安装于靠近所述进气端锥一侧，所述三元催化转化载体与所述筒形壳体的内壁
之间设有第一衬垫，所述汽油颗粒捕集载体安装于靠近所述出气端锥一侧，所述汽油颗粒捕集载体与所述筒形壳体的内壁之间设有第二衬垫，所述三元催化转化载体和汽油颗粒捕集载体之间设有容置间隙，所述进气端锥包括进气口、端部和连接所述进气口与端部的颈部，所述端部呈喇叭状，所述端部的大口侧与所述筒形壳体固定连接，所述端部的小口侧与所述颈部相接，所述端部的小口侧的宽度大于所述进气口的宽度。
10.作为优选，所述进气口所在平面与所述筒形壳体中心轴之间的夹角为a，a的范围为70
°
~180
°
，所述颈部呈弯管状，所述端部的小口侧靠近进气口一边到所述筒形壳体的距离小于其远离进气口一边到所述筒形壳体的距离。
11.作为优选，所述进气端锥分为上半壳和下半壳，所述上半壳与下半壳拼焊成所述进气端锥。
12.作为优选，所述容置间隙范围为25mm至40mm。
13.作为优选，所述筒形壳体与所述容置间隙对应处的外壁上设置有传感器座，所述进气端锥的颈部设置有传感器座，所述出气弯管上设置有传感器座。
14.作为优选，所述筒形壳体上设有全包裹隔热罩。
15.作为优选，所述进气端锥外包裹有棉质隔热罩。
16.作为优选，所述出气端锥和出气弯管上设置有安装支架。
17.本实用新型的有益效果在于：第一，本实用新型twc和gpf采用紧耦合的方式布置，空间限制仅为三元催化器载体尺寸、gpf载体尺寸与传感器座尺寸，进气端锥和出气端锥可灵活设计，整体空间布局可做到极致紧凑；第二，本实用新型是通过调整进气端锥的异形结构来影响气流的均匀性系数，而且采用上下两半壳拼焊的结构，可避开进气端锥一体冲压的工艺限制，设计自由度更高；第三，本实用新型零件种类数量少，整车成本低。
附图说明
18.图1是本技术实施例1的结构示意图。
19.图2是本技术实施例1的正视图；
20.图3是本技术实施例1的剖视图；
21.图4是本技术实施例1的a处放大图。
22.图中：进气法兰1、进气端锥2、进气口21、颈部22、端部23、筒形壳体3、出气端锥4、出气弯管5、出气法兰6、三元催化转化载体7、第一衬垫71、汽油颗粒捕集载体8、第二衬垫81、安装传感器座9、隔热罩10、安装支架11。
具体实施方式
23.以下结合具体实施例和说明书附图对本实用新型作出进一步清楚详细的描述说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本实用新型。此外，下述说明中涉及到的本实用新型的实施例通常仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。因此，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。
24.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“厚度”、“上”、“下”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅
是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定，“若干”的含义是表示一个或者多个。
25.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
26.如无特殊说明，本实用新型实施例所用原料均为市售或本领域技术人员可获得的原料；如无特殊说明，本实用新型实施例所用方法均为本领域技术人员所掌握的方法。
27.实施例一：
28.本实施例提供一种三元催化器和颗粒捕集器紧耦合的排气总成，如图1至图4所示，所述的排气总成包括由上而下依次焊接的进气法兰1、进气端锥2、筒形壳体3、出气端锥4、出气弯管5和出气法兰6，排气的气流依次通过进气法兰、进气端锥、筒形壳体、出气端锥、出气弯管和出气法兰，进气端锥包括进气口21、端部23和连接所述进气口与端部的颈部22，进气端锥的端部呈上口小下口大的喇叭状，其大口侧与筒形壳体固定连接，小口侧与颈部相接，端部的小口的宽度大于进气口的宽度，进气口所在平面和筒形壳体中心轴之间的夹角为a，a的范围为70
°
~180
°
，本实施例中取150
°
，进气端锥的颈部呈上弯管状，进气端锥的颈部上口小下口大，进气端锥端部的小口侧靠近进气口一边到所述筒形壳体的距离小于其远离进气口一边到所述筒形壳体的距离，进气端锥的颈部与端部相交处的横截面与筒形壳体的横截面之间存在夹角，气端锥的颈部与端部相交处的横截面相对于筒形壳体的横截面呈倾斜布置，筒形壳体包括容置腔，容置腔的上下两端均开口，其上端与进气端锥固定连接，另一端与所述出气端锥固定连接，容置腔内安装有三元催化转化载体7和汽油颗粒捕集载体8，所述三元催化转化载体安装于靠近所述进气端锥一侧，三元催化转化载体与筒形壳体的内壁之间设有第一衬垫71，汽油颗粒捕集载体安装于靠近出气端锥一侧，汽油颗粒捕集载体与筒形壳体的内壁之间设有第二衬垫81，三元催化转化载体和汽油颗粒捕集载体之间设有容置间隙31，容置间隙范围为25mm至40mm，容置间隙用于安装传感器座9，因此筒形壳体与容置间隙对应处的外壁上设置有传感器座，同时进气端锥的颈部也设置有传感器座，出气弯管上也设置有传感器座；筒形壳体上设有全包裹隔热罩10，进气端锥外包裹有棉质隔热罩，出气端锥和出气弯管上设置有安装支架11。
29.本实施例的原理在于：将三元催化转化载体和汽油颗粒捕集载体内部紧耦合在筒形壳体内，过滤尾气在通过三元催化转化载体后进入汽油颗粒捕集载体内对尾气进行颗粒捕集，采用紧耦合布置的好处在于三元催化转化器和汽油颗粒捕集器的整体体积能够得到较好的控制，节省空间，同时三元催化转化器和汽油颗粒捕集器之间的间隙较小，尾气到达汽油颗粒捕集器时的温度较高，易于进行再生，但是，紧耦合式三元催化转化器和汽油颗粒捕集器的背压对于发动机来讲影响较大，而本技术所用方案主要应用于增程式电动汽车的增程器上，增程器本身不参与动力输出，仅为电池充电，其工况简单，长期处于良好工况运作，本身产生的积碳会比发动机作为直接动力的汽车要小的多，且在使用过程中也易于调
控；而且，本实施例的方案将进气端锥进行异形设计，包括了进气口、颈部和端部三部分，通过对进气端锥进行异形设计，调节废气进气时的进气流速，提升排气总成整体的性能。
30.本实施例中，进气端锥通过上半壳和下半壳拼焊而成，采用两个半壳拼焊能够使得结构复杂的进气端锥不再依赖于一体冲压成型，避开进气端锥一体冲压的工艺限制，设计自由度更高，另一方面，排气总成上设置有多个传感器座，包括进气端锥颈部的传感器座、容置间隙对应处的外壁上的传感器座和出气弯管上的传感器座，gpf和twc排气总成需要监控的数据多样，gpf和twc排气总成涉及的传感器包括压差传感器、温度传感器和氧传感器，需要设置多个传感器座；另一方面，筒形壳体上设有全包裹隔热罩，进气端锥外包裹有棉质隔热罩。
31.以上描述仅为本技术的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本技术中所涉及的实用新型范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离本技术构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本技术中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。