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CN111120052A - 催化剂体、电加热催化剂、具有该催化剂的机动车和该催化剂的制造方法 - Google Patents

催化剂体、电加热催化剂、具有该催化剂的机动车和该催化剂的制造方法 Download PDF

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CN111120052A
CN111120052A CN201911037244.6A CN201911037244A CN111120052A CN 111120052 A CN111120052 A CN 111120052A CN 201911037244 A CN201911037244 A CN 201911037244A CN 111120052 A CN111120052 A CN 111120052A
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housing
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M·斯蒂格梅尔
A·波莫
T·冯
M·希尔德布兰德
J-F·佩里
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Faurecia Emissions Control Technologies Germany GmbH
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Abstract

本发明记载了一种电加热催化剂(10)，其包括催化剂体(12)和至少包围催化剂体(12)周围的壳体(16)，其中至少一个电接触组件(18)设在催化剂体(12)的壳表面上，该电接触组件包括直接设在催化剂体(12)上的表面电极(20)、和连接到该表面电极(20)的接触元件(22)，其中所述接触元件(22)是刚性的、并带有螺纹。本发明还公开了一种催化剂的制造方法。

Description

催化剂体、电加热催化剂、具有该催化剂的机动车和该催化剂 的制造方法
技术领域
本发明涉及催化剂体、电加热催化剂、具有电加热催化剂的机动车、和该催化剂的制造方法。
背景技术
催化剂被用于带有内燃机的机动车中，用于清除废气中的污染物、尤其是氮氧化物。为达到此目的，废气流经催化剂体，污染物在催化剂体中沉积。为了实现足够的气体净化作用，催化剂体必须具有一定的最低温度。由于在例如冷启动之后尚未立即达到该最低温度，通常对催化剂进行电加热。这样，可以缩短机动车的冷启动进程，从而能够可靠地去除废气中的污染物。
在这种情况下，为了达到加热的目的，在催化剂体的壳表面上设置电极。然而，由于这些电极从催化剂侧向伸出，它们导致更难在催化剂体周围安装壳体。
发明内容
因此，本发明的目的是以不妨碍催化剂体装入壳体的方式接触催化剂体。
本发明的目的通过具有权利要求1的特征的催化剂体、具有权利要求7的特征的电加热催化剂、权利要求12的机动车以及具有权利要求13和14的特征的方法来实现。
本发明的核心在于，至少一个电接触组件设在催化剂体的壳表面上，该接触组件包括直接设在催化剂体上的表面电极、和连接到该表面电极的接触元件，其中接触元件是刚性的、并带有螺纹。该接触组件尤其是不设在催化剂体的端面上。
通过接触元件中的螺纹，导体可连接到接触元件、尤其是可拧入螺纹中，以实现与接触元件的稳定电连接，从而使表面电极通电。
由于接触元件是刚性的，因此在将催化剂体装入壳体期间防止了接触元件弯折，从而能够进行可靠的接触。
接触元件的螺纹例如为内螺纹。因此，催化剂体可具有紧凑的设计。而且，内螺纹比外螺纹更容易获得。
导体与接触元件螺纹的螺纹方向可为横向、尤其是垂直于催化剂体纵轴的方向。
表面电极包括例如电极糊和/或粘附到催化剂体上的金属板。金属板可以是平放在催化剂体上的薄片，也可以是通过多个从薄片中弯出的触件(contact elements)与催化剂体局部接触的薄片。触件例如是从表面电极沿着朝向催化剂体的方向伸出的小金属棒。在各情况下，催化剂体都与表面电极大面积接触，并可在合适的时间内被加热。
催化剂体和壳体例如都为圆柱形。以往已有这种设计。但也可想到有其他设计。
根据一个实施方式，接触元件完全设在外壳内部。藉此，防止了接触元件尤其在装入期间与壳体碰撞。催化剂体例如还可以像卡合情况中很常见的那样轴向推入壳体中，而接触元件不与壳体碰撞。
接触元件例如直接设在表面电极上、尤其是催化剂体的外侧。藉此，催化剂可以特别紧凑。
催化剂体还可以具有凹部，并且接触元件可以该接触元件不突出到催化剂体外表面以外的方式设在凹部中。藉此，可形成比外表面上设置接触元件甚至更紧凑的催化剂。在该方法中，外壳可以特别紧密地包围催化剂体。在这种情况下，设计外壳时无需考虑接触元件的尺寸。
接触元件优选粘附在表面电极上、尤其是通过导电粘合剂粘附在表面电极上。藉此，在接触元件和表面电极之间容易实现抗疲劳连接。
根据另一实施方式，接触元件(contacting element)被固定到触件(contactelement)、尤其是柔性触件、优选是柔性接片(tab)上，该触件设在表面电极上。触件例如同样地粘附或焊接在表面电极上。触件可由可弯片制成。
触件能够使接触元件在随后、并因此在催化剂体装入壳体之后连接到表面电极上。因此，设计外壳时无需再进一步考虑接触元件。
此外，可以想到的是，由于触件的柔性，接触元件的位置能够变化。例如，在将催化剂体装入壳体之前，接触元件能够尽可能靠近地平放在、尤其是直接紧靠在催化剂体上。而在将催化剂体装入壳体之后，接触元件可弯折以使该接触元件从催化剂体伸出从而更易触到。再例如，在将催化剂体装入壳体之后，接触元件会被带入该接触元件部分或完全设在壳体外部的位置。
接触元件可以是螺母。螺母容易获得，而且成本低廉。
对于催化剂的电接触，例如可以将螺钉拧入接触元件。藉此，可以特别快速容易地与催化剂体电接触。
壳体中可设有至少一个开口，这些开口以可通过开口触到接触元件的方式设在接触元件上。藉此，在催化剂体已装入壳体时，仍能容易地触到接触元件。开口可容易地设在壳体中，并且在安装过程中不造成破坏。
根据一个实施实施方式，开口上方设有一个盖子，尤其是，该盖子通过螺钉固定在催化剂上。盖子保护了接触组件免受损坏和尘污，并封住壳体。由于开口通过螺钉固定在催化剂上，因此无需额外的固定装置。
盖子可以是塑料盖。
根据一个实施方式，催化剂体被绝缘垫所包围。绝缘垫具有减震作用，并可防止行驶过程中催化剂体受损。此外，催化剂体还可通过绝缘垫夹持在壳体中。
本发明的目的还通过如上所述形成的催化剂的制造方法来实现。首先，提供催化剂体、尤其是圆柱形催化剂体，至少一个具有刚性接触元件的电接触组件设在催化剂体的壳表面上。然后，将所述催化剂体包裹在绝缘垫中，该绝缘垫包括开口，并且该绝缘垫以接触元件不被该绝缘垫所覆盖的方式设置。在随后的步骤中，将催化剂体与绝缘垫一起装入壳体，该壳体具有至少一个开口，这些开口以可通过该开口触到接触元件的方式对齐。催化剂体一封装，即将接触元件电接触。
通过这种方法，由于催化剂体一封装即容易地触到接触元件，因此可以制造容易电接触的电加热催化剂体。
在另一种方法中，接触元件可在催化剂体封装之后固定到催化剂体上。首先，提供催化剂体、尤其是圆柱形催化剂体，至少一个表面电极设在催化剂体的壳表面上。然后，将催化剂体包裹在绝缘垫中，该绝缘垫包括开口，并且该绝缘垫以使表面电极部分暴露的方式设置。随后，将催化剂体与绝缘垫一起装入壳体，该壳体具有至少一个开口，这些开口以绝缘垫的开口与壳体的开口上下叠置的方式对齐。催化剂体封装后，将触件、尤其是接片固定到表面电极上，带螺纹的刚性接触元件设在该触件上。触件尤其是焊接的。
附图说明
本发明的进一步优点和特征可从以下描述和附图显现，参见这些附图。附图中：
－图1是本发明催化剂的第一实施方式的示意图，
－图2和3是本发明催化剂的另一实施方式的示意图，
－图4示出具有表面电极的催化剂体。
具体实施方式
图1示意性地示出电加热催化剂10，其具有周围被绝缘垫14和壳体16所包围的催化剂体12。催化剂体12通过绝缘垫14固定在壳体16中。
催化剂体12例如是蜂窝体、尤其是由陶瓷或金属制成的蜂窝体。
在催化剂体12的壳表面上设有包括表面电极20和接触元件22的接触组件18。表面电极20直接设在催化剂体12的壳表面上。
在所示实施方式的例中，表面电极20由电极糊、例如银糊料形成。
接触元件22是刚性的、并带有螺纹。螺纹尤其是内螺纹。在所示的实施方式中，接触元件22是螺母。
为了与电加热催化剂10电接触，将螺钉24拧入螺纹中。当将螺钉24拧入螺纹时，拧入方向为横向、尤其是垂直于催化剂体12纵轴的方向。
螺钉24连接到电线上，为简化起见，电线未在图中示出。电线上例如提供拧在螺钉24上的电缆接线头。
如图1所示，接触元件22完全设在壳体16内部。壳体16在径向上与接触元件22隔开。藉此，催化剂体12可与绝缘垫14一起被推入壳体16中，而接触元件22不与壳体16碰撞。
例如，催化剂体12被包裹在绝缘垫14中并与绝缘垫14一起被推入壳体16中。可替代或附加地，也可在随后通过挤压工具来挤压壳体16，以改进催化剂体12在壳体16中的所处位置。
绝缘垫14的厚度大于催化剂体12上的接触元件22的高度。藉此，在挤压过程中可将绝缘垫14压紧一点，以使催化剂体12更容易插入壳体16中。
为了保证触到接触元件22，绝缘垫14包括至少一个开口26。在包裹催化剂体12期间，绝缘垫14以接触元件22不被绝缘垫14所覆盖的方式配置。
壳体16同样地具有至少一个相应的开口28，这些开口以可通过开口28触到接触元件22的方式对齐。
由于螺纹是内螺纹，因此开口28的尺寸可以相对较小。尤其是，接触元件22周围的区域无需触到，并且可被壳体16所覆盖。
根据另一个简化起见而未在附图中示出的实施方式，在开口28的俯视图中，开口28的尺寸可以等于或小于接触元件22的尺寸，该开口28的俯视图对应于催化剂体12上的侧视图。换言之，在开口28的俯视图中，壳体16可以与接触元件22重叠。
壳体16中的开口28通过盖子30封闭。盖子30例如是塑料盖。
如图1所示，盖子30通过螺钉24固定，螺钉24同时旋入接触元件22中以进行接触。因此，无需额外的部件来固定盖30。
为了实现开口28的气密密封，在壳体16与盖子30之间、以及在盖子30与螺钉24的螺钉头32之间都设有密封件34、例如密封环。
图2示意性地示出了本发明的电加热催化剂10的另一实施方式。
该实施方式与图1的实施方式的不同之处在于，催化剂体12具有凹部36，并且接触元件22以该接触元件22不突出到催化剂体12外表面以外的方式设在凹部36中。藉此，催化剂10特别紧凑。为简化起见，图2中未示出螺钉24。
图3示意性地示出本发明的电加热催化剂10的另一实施方式。
该图示出由金属板38制成的表面电极20，来代替图1中所示的由电极糊制成的表面电极20。金属板38例如粘附到催化剂体12上。
图4具体示出具有相应的表面电极20的催化剂体12。
图3的实施方式与图1和图2中所示的实施方式的不同之处还在于，接触元件22不直接设在表面电极20上，而是提供了触件40，该触件40设在表面电极20上，并且接触元件22固定于其上。触件40优选是柔性的，例如由可弯片制成。
在将催化剂体12装入壳体16之前，触件40可以已固定在催化剂体12上、尤其是表面电极20上。
可替代地，也可在将催化剂体12装入壳体16之后，将触件40固定到表面电极20上。例如，将触件40与固定到触件40上的接触元件22一起焊接、尤其是通过激光焊接到表面电极20上。
本发明的电加热催化剂10的所有已述实施方式的共同点在于，尽管存在催化剂体12的侧向接触组件18，仍然能够容易地将催化剂体12装入壳体。
在安装期间，催化剂体12首先被包裹在绝缘垫14中，该绝缘垫14以接触元件22不被绝缘垫14所覆盖的方式配置。
然后，催化剂体12与绝缘垫14一起被封装在壳体16中，其中开口28以可通过开口28触到接触元件22的方式对齐。在该方法的步骤中，优选将绝缘垫14压紧一点。
催化剂体一被封装，即与接触元件22电接触。
接触元件22可在封装之前就固定在催化剂体12上，或者如图3所示地在封装之后例如通过焊接到表面电极20上的触件40连接到催化剂体12上。

Claims (14)

1.一种用于电加热催化剂(10)的催化剂体(12)，其中
至少一个电接触组件(18)设在所述催化剂体(12)的壳表面上，所述电接触组件(18)包括直接设在催化剂体(12)上的表面电极(20)、和连接到该表面电极(20)的接触元件(22)，所述接触元件(22)是刚性的、并带有螺纹。
2.如权利要求1所述的催化剂体(12)，其特征在于，所述接触元件(22)直接设在表面电极(20)上。
3.如权利要求1所述的催化剂体(12)，其特征在于，其具有凹部(36)，并且所述接触元件(22)以所述接触元件(22)不突出到所述催化剂体(12)外表面以外的方式设在所述凹部(36)中。
4.如权利要求1所述的催化剂体(12)，其特征在于，所述接触元件(22)粘附在所述表面电极(20)上。
5.如权利要求1所述的催化剂体(12)，其特征在于，所述接触元件(22)固定在触件(40)、尤其是柔性触件(40)上，其中所述触件(40)设在所述表面电极(20)上。
6.如权利要求1所述的催化剂体(12)，其特征在于，所述接触元件(22)是螺母。
7.一种电加热催化剂(10)，其包括前述任一项权利要求所述的催化剂体(12)和至少包围所述催化剂体(12)周围的壳体(16)，其特征在于，螺钉(24)被旋入所述接触元件(22)中以电接触所述催化剂(10)。
8.如权利要求7所述的电加热催化剂(10)，其特征在于，所述接触元件(22)完全设在壳体(16)内部。
9.如权利要求7或8所述的电加热催化剂(10)，其特征在于，在所述壳体(16)中设有至少一个开口(28)，所述开口(28)以可通过该开口(28)触到接触元件(22)的方式设在所述接触元件(22)上方。
10.如权利要求9所述的电加热催化剂(10)，其特征在于，在所述开口(28)上方设有盖子(30)，所述盖子(30)通过螺钉(24)固定在所述催化剂(10)上。
11.如权利要求7所述的电加热催化剂(10)，其特征在于，所述催化剂体(12)被绝缘垫(14)所包围。
12.一种机动车，其具有权利要求7～11中任一项所述的电加热催化剂(10)。
13.权利要求7～11中任一项所述的电加热催化剂(10)的制造方法，其包括以下步骤：
－提供催化剂体(12)、尤其是圆柱形催化剂体(12)，至少一个具有刚性接触元件(22)的电接触组件(18)设在催化剂体(12)的壳表面上，
－将所述催化剂体(12)包裹在绝缘垫(14)中，所述绝缘垫(14)包括开口(26)，并且所述绝缘垫(14)以所述接触元件(22)不被所述绝缘垫(14)所覆盖的方式设置，
－将所述催化剂体(12)与所述绝缘垫(14)一起装入壳体(16)，所述壳体(16)具有至少一个开口(28)，这些开口(28)以可通过该开口(28)触到所述接触元件(22)的方式对齐，
－催化剂体一封装，即将所述接触元件(22)电接触。
14.权利要求7～11中任一项所述的电加热催化剂(10)的制造方法，其包括以下步骤：
－提供催化剂体(12)、尤其是圆柱形催化剂体(12)，至少一个表面电极(20)设在催化剂体(12)的壳表面上，
－将所述催化剂体(12)包裹在绝缘垫(14)中，所述绝缘垫(14)包括开口(26)，并且所述绝缘垫(14)以使所述表面电极(20)部分暴露的方式设置，
－将所述催化剂体(12)与所述绝缘垫(14)一起装入壳体(16)，所述壳体(16)具有至少一个开口(28)，这些开口(28)以所述绝缘垫(14)的开口(26)与所述壳体(16)的开口(28)上下叠置的方式对齐，
－催化剂体一封装，即将触件(40)固定到所述表面电极(20)上，带螺纹的刚性接触元件(22)设在所述触件(40)上。
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