催化轉(zhuǎn)化器裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種設(shè)置在內(nèi)燃機的排氣管處的催化轉(zhuǎn)化器裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]日本專利申請公開(JP-A)第2013-185573號公開了一種電加熱式催化結(jié)構(gòu)，在所述電加熱式催化結(jié)構(gòu)中，采用朝向排氣流方向的上游側(cè)變細的形狀的內(nèi)管設(shè)置在容納發(fā)熱體(催化劑載體)的外管處。在這種電加熱式催化結(jié)構(gòu)中，絕緣層設(shè)置在內(nèi)管的表面處。
[0003]在上述的電加熱式催化結(jié)構(gòu)中，絕緣層可例如通過將絕緣層材料涂覆在內(nèi)管的表面上并且進行燒制而形成。然而，因為內(nèi)管的表面處的絕緣層在燒制過程中收縮，可能會在內(nèi)管的遠側(cè)端部處的絕緣層中形成裂縫。為了對此更為詳細地描述，處于簡單切割狀態(tài)的內(nèi)管的上游側(cè)端部具有尖角，并且可能在絕緣層中從這些拐角開始形成裂縫。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]考慮到上述狀況，本發(fā)明提供了一種可抑制裂縫在內(nèi)管的軸向端部處的絕緣層中形成的催化轉(zhuǎn)化器裝置。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的第一方案的催化轉(zhuǎn)化器裝置包括:催化劑載體，其支撐用于清潔從內(nèi)燃機排出的排氣的催化劑，催化劑載體通過通電加熱；殼體，其形成為管狀，催化劑載體容納在殼體的內(nèi)部并且殼體附接至排氣管；外管，其設(shè)置在殼體處，外管相對于催化劑載體至少布置在排氣流方向的上游側(cè)；內(nèi)管，其在殼體處設(shè)置于外管的內(nèi)部，內(nèi)管的軸向端部形成為錐形并且軸向端部的遠側(cè)端面形成為曲面狀；以及絕緣層，其至少設(shè)置在內(nèi)管的內(nèi)側(cè)面和軸向端部處。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的第一方案，催化劑載體容納在附接至排氣管的管狀殼體的內(nèi)部，并且位于殼體的內(nèi)部的催化劑載體通過通電加熱。由此，從內(nèi)燃機排出的排氣得以清潔。外管和內(nèi)管設(shè)置在殼體中。外管相對于催化劑載體至少布置在排氣流方向的上游側(cè)。內(nèi)管的軸向端部在外管的內(nèi)部形成為錐形。內(nèi)管的軸向端部的遠側(cè)端面形成為曲面狀。因為絕緣層至少設(shè)置在內(nèi)管的內(nèi)側(cè)面和軸向端部處，所以可維持催化劑載體與內(nèi)管之間的絕緣。在這種結(jié)構(gòu)中，內(nèi)管的軸向端部的遠側(cè)端面形成為曲面狀。因此，內(nèi)管的遠側(cè)端面處的尖角得以移除。因此，可抑制裂縫在內(nèi)管的遠側(cè)端面處的絕緣層中形成。更具體地，絕緣層例如通過將絕緣層材料涂覆在內(nèi)管的至少內(nèi)側(cè)面和軸向端部上并且燒制而形成。此時，因為移除了內(nèi)管的遠側(cè)端面處的尖角，由于絕緣層在燒制期間的收縮而從尖角開始的絕緣層裂縫可能不會發(fā)生，其結(jié)果是可抑制裂縫在內(nèi)管的遠側(cè)端面處的絕緣層中的形成。
[0007]在根據(jù)本發(fā)明的第二方案的催化轉(zhuǎn)化器裝置中，在第一方案中，如果軸向端部的遠側(cè)端面的曲率半徑由R表示，則進行倒角加工使得R多0.5_。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的第二方案，如果內(nèi)管的軸向端部的遠側(cè)端面的曲率半徑由R表示，則進行倒角加工使得R多0.5_。因此，內(nèi)管的軸向端部的遠側(cè)端面形成為更加平滑的曲面狀。由此，可更加可靠地抑制裂縫在內(nèi)管的軸向端部的遠側(cè)端面處的絕緣層中的形成。
[0009]在根據(jù)本發(fā)明的第三方案的催化轉(zhuǎn)化器裝置中，在第一方案或第二方案中，絕緣層的厚度被設(shè)定為至少100 μ m且至多200 μ m。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的第三方案，絕緣層的厚度被規(guī)定為至少100 μπι且至多200 μπι。因此，因為絕緣層的厚度被適宜地固定，所以可抑制裂縫在內(nèi)管的軸向端部的遠側(cè)端面處的絕緣層中的形成。例如，如果絕緣層的厚度比ΙΟΟμπι薄，則可能由絕緣層在燒制期間的收縮而引起絕緣層的裂縫，并且如果絕緣層的厚度比200 μ m更大，則難以形成具有均勻厚度的絕緣層。
[0011 ] 在根據(jù)本發(fā)明的第四方案的催化轉(zhuǎn)化器裝置中，在第一至第三方案中的任一方案中，軸向端部是朝向排氣流方向的上游側(cè)布置的上游端部。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的第四方案，內(nèi)管的軸向端部是朝向排氣流方向的上游側(cè)布置的上游端部。因此，可抑制裂縫在設(shè)置于內(nèi)管的上游端部處的絕緣層中的形成。
【附圖說明】
[0013]本發(fā)明的示例性實施例將會基于附圖進行更為詳細地描述，其中:
[0014]圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實施例的催化轉(zhuǎn)化器裝置的排氣流方向上游側(cè)的截面圖。
[0015]圖2是示出圖1中所示的催化轉(zhuǎn)化器裝置中所采用的上游側(cè)直徑減小部的上游端部的放大截面圖。
[0016]圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的第二示例性實施例的催化轉(zhuǎn)化器裝置中所使用的上游側(cè)直徑減小部的上游端部的對應(yīng)于圖2的放大截面圖。
[0017]圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的第三示例性實施例的催化轉(zhuǎn)化器裝置中所使用的上游側(cè)直徑減小部的上游端部的對應(yīng)于圖2的放大截面圖。
[0018]圖5A是圖示圖4中所示的上游側(cè)直徑減小部的上游端部的制造過程的放大截面圖。
[0019]圖5B是圖示圖4中所示的上游側(cè)直徑減小部的上游端部的制造過程的放大截面圖。
[0020]圖5C是圖示圖4中所示的上游側(cè)直徑減小部的上游端部的制造過程的放大截面圖。
[0021]圖6是將第一實例的上游側(cè)直徑減小部的上游端部處和第三比較實例的上游側(cè)直徑減小部的上游端部處的玻璃涂層存在/不存在破裂進行比較的圖表。
[0022]圖7是示出在第二實例的上游側(cè)直徑減小部的上游端部和第一至第三比較實例的上游側(cè)直徑減小部的上游端部在冷卻期間所產(chǎn)生的最大張應(yīng)力的曲線圖。
【具體實施方式】
[0023]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實施例的催化轉(zhuǎn)化器裝置12，所述催化轉(zhuǎn)化器裝置12處于安裝至排氣管10的狀態(tài)。從內(nèi)燃機(未在圖中示出)排出的排氣在排氣管10中流動。此后，在“上游側(cè)”和“下游側(cè)”單獨使用的情況下，它們分別意指排氣管10中的排氣流方向(箭頭F1的方向)的上游側(cè)和下游側(cè)。催化轉(zhuǎn)化器裝置12布置在上游側(cè)排氣管10A和下游側(cè)排氣管(其未在圖中示出)之間。
[0024]如圖1中所示，催化轉(zhuǎn)化器裝置12包括催化劑載體14，所述催化劑載體14由以導(dǎo)電性和剛度為特征的材料制成。能夠被用以構(gòu)造催化劑載體14的材料包括導(dǎo)電陶瓷、導(dǎo)電樹脂、金屬等等。在當前的示例性實施例中，具體地，使用了導(dǎo)電陶瓷。
[0025]催化劑載體14例如由碳化硅形成。催化劑(鉑、鈀、銠等)被粘附至催化劑載體14的表面并且被支撐于此。
[0026]催化劑的特征在于具有清潔來自在排氣管10中流動的排氣的物質(zhì)(碳氫化合物等)的作用。
[0027]兩個電極16A和16B粘附至催化劑載體14，并且兩個端子18A和18B分別連接至電極16A和16B。催化劑載體14由從端子18A和18B穿過電極16A和16B至催化劑載體14的電流加熱。支撐在催化劑載體14的表面上的催化劑通過這種加熱來提高溫度。因此，催化劑更加有效地展現(xiàn)出清潔功能。換言之，催化轉(zhuǎn)化器裝置12構(gòu)造了電加熱式催化劑(EHC)，在所述電加熱式催化劑中，催化劑載體14通過通電來加熱。
[0028]催化劑載體14被保持在容納于管狀殼體28內(nèi)部的狀態(tài)中，布置在催化劑載體14的外邊緣處的保持墊26位于催化劑載體14與管狀殼體28之間。保持墊26形成為具有絕緣性和預(yù)定彈性的布料形狀。保持墊26例如由氧化鋁墊、樹脂墊、陶瓷毛織品、INTERAM?墊、莫來石等形成。當催化劑載體14通電時，由保持墊26阻止電流向殼體28的流動。
[0029]殼體28設(shè)置有圓管形的容納管30和上游側(cè)直徑減小部32。容納管30從其上游側(cè)至其下游側(cè)具有不變的直徑。上游側(cè)直徑減小部32從容納管30的上游端朝向上游側(cè)連續(xù)并且用作直徑逐步減小的內(nèi)管。即，上游側(cè)直徑減小部32構(gòu)造成便于形成朝向上游側(cè)變細的形狀。在圖1中所示的實例中，上游側(cè)直徑減小部32在兩個直徑減小部32C處采用兩個臺階減小直徑。然而，直徑減小部32C的數(shù)目可為一個或者可為三個或更多。在本示例性實施例中，容納管30和上游側(cè)直徑減小部32由單個構(gòu)件來構(gòu)造并且形成為例如由諸如不銹鋼等的金屬鑄造的金屬管。催化劑載體14被保持在容納管30的內(nèi)部。
[0030]殼體28設(shè)置有介于容納管30和上游側(cè)排氣管10A之間的上游側(cè)圓錐構(gòu)件20和連接構(gòu)件22。上游側(cè)圓錐構(gòu)件20和連接構(gòu)件22以從排氣流方向的上游側(cè)的這種順序布置。本發(fā)明的外管由上游側(cè)圓錐構(gòu)件20和連接構(gòu)件22構(gòu)造。上游側(cè)圓錐構(gòu)件20包括固定管20A和固定管20B。固定管20A通過焊接等方式在上游側(cè)排氣管10A的整個圓周上被固定至上游側(cè)排氣管10A的外側(cè)。固定管20B通過焊接等方式在連接構(gòu)件22的整個圓周上被固定至連接構(gòu)件22的內(nèi)側(cè)。固定管20B具有比固定管20A更大的直徑。截頭圓錐部20C連接在固定管20A和固定管20B之間。截頭圓錐部20C的直徑從固定管20A朝向固定管20B逐漸增加。在固定管20A的內(nèi)側(cè)處，上游側(cè)排氣管10A突出到截頭圓錐部20C的內(nèi)側(cè)處的下游側(cè)，如此構(gòu)造成突出部10B。
[0031]上游側(cè)直徑減小部32相對于催化劑載體14布置在上游側(cè)而相對于截頭圓錐部20C布置在下游側(cè)。上游側(cè)直徑減小部32布置于用作外管的上游側(cè)圓錐構(gòu)件20和連接構(gòu)件22的內(nèi)側(cè)。因此，直徑從上游側(cè)朝向下游側(cè)增加的兩個截頭圓錐狀構(gòu)件(截頭圓錐部20C和上游側(cè)直徑減小部32)沿著排氣流方向