CN211314341U - 电加热式催化器、排气系统及车辆 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及一种电加热式催化器、排气系统及车辆，其中电加热式催化器包括壳体、设置在壳体内部的催化器载体，以及设置于壳体和催化器载体之间的衬垫，衬垫用于将催化器载体固定于壳体内，衬垫包裹在催化器载体的外侧且设置有用于对催化器载体的整体进行加热的电加热结构。通过上述结构，利用具有电加热结构直接对催化器载体进行加热，使催化器载体的温度能够快速升高到净化尾气所需的起燃温度，另外，衬垫包裹在催化器载体外侧并对催化器载体整体进行加热，热量传递更加均匀，避免了因温度梯度较大导致的催化器载体易碎裂的问题。
Description
技术领域
本公开涉及车辆配件制造技术领域，具体地，涉及一种电加热式催化器、排气系统及车辆。
背景技术
催化器是车辆排气系统的重要组成部分，能够在高温环境下利用氧化还原反应将通过催化器载体的含有有害气体的尾气转变为水和二氧化碳。发动机冷启动时，由于排温较低，催化器难以达到起燃温度，无法净化尾气，导致排放超标。另外，底盘式GPF(汽油机颗粒捕集器)的入口温度在严寒地区也无法达到再生的要求。
为提高冷启动时排温以及GPF入口的再生温度，相关技术中，主要采用推迟发动机的点火角或者在催化器载体前增加电加热器的方法。然而推迟点火角会增加发动机的爆燃风险，且升温缓慢，无法满足更严格的排放要求，而对于底盘式GPF由于距离排气口较远，管路的散热作用会导致推迟点火角的效果不明显。催化器载体前增加电加热器的方式由于气流升温过快，会造成催化器载体热应力不均匀，温度梯度较大，催化器载体易碎裂，对于底盘式GPF，由于电加热器不直接加热催化器载体，其间的管路仍有散热作用，升温效果不明显。
实用新型内容
本公开的目的是提供一种电加热式催化器，能够快速提高催化器载体的温度的同时保证催化器载体受热均匀。
为了实现上述目的，本公开提供一种电加热式催化器，包括壳体、设置在所述壳体内部的催化器载体，以及设置于所述壳体和所述催化器载体之间的衬垫，所述衬垫包裹在所述催化器载体的外侧并将所述催化器载体固定于所述壳体内，所述衬垫上设置有用于对所述催化器载体的整体进行加热的电加热结构。
可选地，所述电加热结构包括电阻丝，所述电阻丝以交叉编织的形式构造为网格状。
可选地，所述电加热结构的面积设置成至少能够覆盖所述催化器载体的外表面。
可选地，所述电加热结构设置在所述衬垫的内部，且位于所述衬垫的贴设于所述催化器载体一侧的内表面上。
可选地，所述电加热结构具有用于与电源连接的正极端和负极端，所述电加热式催化器还包括用于包裹在所述正极端和负极端外侧的绝缘套管。
可选地，所述壳体构造为套筒状，所述壳体的筒壁上开设有用于使所述绝缘套管嵌入的通孔。
可选地，所述绝缘套管为陶瓷套管。
可选地，所述催化器载体为金属催化器载体。
根据本公开的第二个方面，还提供一种排气系统，包括上述的电加热式催化器。
根据本公开的第三个方面，还提供一种车辆，包括上述的排气系统。
通过上述技术方案，利用具有电加热结构的衬垫直接对催化器载体进行加热，使催化器载体的温度能够快速升高到净化尾气所需的起燃温度，另外，衬垫包裹在催化器载体外侧并对催化器载体整体进行加热，热量传递更加均匀，避免了因温度梯度较大导致的催化器载体易碎裂的问题。
本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
图1是本公开一种示例性实施方式提供的电加热式催化器的结构示意图；
图2是图1中电加热式催化器的展开结构示意图。
附图标记说明
1 衬垫 11 电阻丝
12 正极端 13 负极端
14 绝缘套管 2 壳体
3 催化器载体
具体实施方式
以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“内”、“外”是指相应部件轮廓的内和外。另外，下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。
如图1和图2所示，本公开提供了一种电加热式催化器，用于车辆的排气系统，包括壳体2、设置在壳体2内部的催化器载体3，以及设置于壳体2和催化器载体3之间的衬垫1。壳体2为不锈钢材料通过卷制并焊接而成。衬垫1包裹在催化器载体3的外侧并填充在壳体2和催化器载体3之间，从而能够将催化器载体3固定在壳体2内。衬垫1可以采用陶瓷纤维制成，耐温性可达1000摄氏度。衬垫1上设置有用于对催化器载体3的整体进行加热的电加热结构。由于衬垫1是催化器中直接与催化器载体3相接触的部件，当衬垫1中的电加热结构通电后，能够直接对催化器载体3进行加热，使催化器的温度快速升高到净化尾气所需的起燃温度。另外，具有电加热结构的衬垫1包裹在催化器载体3的外侧，并且能够对催化器载体3的整体进行加热，热量传递更加均匀，避免了因温度梯度较大导致的催化器载体3易碎裂的问题。
本公开并不限制电加热结构的具体实现形式，任何能够实现设置于衬垫1上并能够在通电后对催化器载体3的整体进行加热的结构均可以应用于本公开中。根据本公开的一种实施方式，如图2所示，电加热结构可以包括电阻丝11，电阻丝11可以采用电阻率高的铁铬铝材料。电阻丝11以交叉编织的形式构造为网格状，这种网格状的编织形式结构更稳定，并且能够增大发热面积，实现整个平面的均匀散热，进一步提高了热量传递的均匀程度。由电阻丝11构成的网格状结构可以直接编织在衬垫1的表面，也可以预先编织好后再固定于衬垫1的表面。在本公开的其他一些实施方式中，电阻丝11还可以编织成平行排列的结构或者经纬向排列的结构。本公开的电加热结构还可以为柔性的电发热板，柔性的电发热板能够直接设置于衬垫1的内部，而省去了编织电阻丝11的步骤。
当电加热结构为电阻丝11时，由电阻丝11交叉编织成的网格状结构的面积设置成至少能够覆盖催化器载体3的外表面。这样当电阻丝11通电后发出的热量能够均匀地传递给催化器载体3的整体，而不是仅对催化器载体3的局部进行加热。或者虽然网格状的电加热结构的面积未覆盖催化器载体3的外表面，但是电加热结构的发热时产生的热辐射的范围能够覆盖催化器载体3的外表面，也同样能够实现将热量均匀传递给催化器载体3，以减小催化器载体3的温度梯度。
在本公开中，电加热结构设置在衬垫1的内部且位于衬垫1的贴设于催化器载体3一侧的内表面上。电加热结构设置于衬垫1的内部能够防止电加热结构与催化器载体3直接接触而产生磨损，导致电加热结构失效。例如，当电加热结构为由电阻丝11交叉编织的网格状结构时，电阻丝11与催化器载体3的外表面长期接触和摩擦会导致电阻丝11断裂或出现移位后短路的现象。电加热结构位于衬垫1的贴设于催化器载体3一侧的内表面上，有利于将热量快速地传递给催化器载体3。
衬垫1可以具有多层结构，至少应包括用于贴设在催化器载体3上的第一层，以及用于贴设在壳体2内表面上的第二层，其中，电加热结构设置在第一层的内表面，即第一层的面向壳体2的一侧的表面上。第一层和第二层之间还可以设置有其它层以隔绝电加热结构产生的热量传递给壳体2。
电加热结构具有正极端12和负极端13，正极端12和负极端13由电阻丝11引出后经壳体2穿出而与电源相连接。负极端12也可以与整车的接地点连接，接地点应当尽量靠近负极端12，以减少沿程电阻，降低电量消耗。由于正极端12和负极端13为裸露的电极，如果直接与金属材质的壳体2接触会导致短路，因此，如图2所示，本公开的电加热式催化器还包括用于包裹在正极端12和负极端13外侧的绝缘套管14。进一步地，壳体2可以构造为套筒状，在壳体2的筒壁上开设有用于使绝缘套管14嵌入的通孔。绝缘套管14可以与通孔过盈配合，以将绝缘套管14牢靠地固定在壳体2的筒壁上。绝缘套管14可以为陶瓷套管。陶瓷材料制成的套管不仅能够起到绝缘的作用，并且陶瓷材料耐磨性和强度更好，不易损坏。
本公开的催化器载体3可以为金属催化器载体。具体的，催化器载体3采用堇青石材料制成，并且在催化器载体3内表面涂覆贵金属，例如铂、铑、钯等，用以降低尾气以及颗粒物的排放量。由于将金属均匀分散在大表面积上，可节省催化剂贵金属用量，从而降低催化剂的成本。当然也可以根据实际需要，采用陶瓷催化器载体。
根据本公开的第二方面，还提供了一种排气系统，包括排气支管、电加热式催化器、排气管及消声器等，其中电加热式催化器为上述的电加热式催化器，该排气系统具有上述电加热式催化器的所有有益效果，在此不再赘述。
根据本公开的第三个方面，还提供了一种车辆，该车辆包括上述排气系统，该车辆具有上述排气系统的所有有益效果，在此不再赘述。
以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。
Claims (10)
1.一种电加热式催化器，包括壳体(2)、设置在所述壳体(2)内部的催化器载体(3)，以及设置于所述壳体(2)和所述催化器载体(3)之间的衬垫(1)，所述衬垫(1)包裹在所述催化器载体(3)的外侧并将所述催化器载体(3)固定于所述壳体(2)内，其特征在于，所述衬垫(1)上设置有用于对所述催化器载体(3)的整体进行加热的电加热结构。
2.根据权利要求1所述的电加热式催化器，其特征在于，所述电加热结构包括电阻丝(11)，所述电阻丝(11)以交叉编织的形式构造为网格状。
3.根据权利要求2所述的电加热式催化器，其特征在于，所述电加热结构的面积设置成至少能够覆盖所述催化器载体(3)的外表面。
4.根据权利要求1所述的电加热式催化器，其特征在于，所述电加热结构设置在所述衬垫(1)的内部，且位于所述衬垫(1)的贴设于所述催化器载体(3)一侧的内表面上。
5.根据权利要求1所述的电加热式催化器，其特征在于，所述电加热结构具有用于与电源连接的正极端(12)和负极端(13)，所述电加热式催化器还包括用于包裹在所述正极端(12)和负极端(13)外侧的绝缘套管(14)。
6.根据权利要求5所述的电加热式催化器，其特征在于，所述壳体(2)构造为套筒状，所述壳体(2)的筒壁上开设有用于使所述绝缘套管(14)嵌入的通孔。
7.根据权利要求6所述的电加热式催化器，其特征在于，所述绝缘套管(14)为陶瓷套管。
8.根据权利要求1所述的电加热式催化器，其特征在于，所述催化器载体(3)为金属催化器载体。
9.一种排气系统，其特征在于，包括根据权利要求1-8中任一项所述的电加热式催化器。
10.一种车辆，其特征在于，包括根据权利要求9项所述的排气系统。
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