CN102089505A - 机动车的排放气体净化部件的制造方法 - Google Patents

机动车的排放气体净化部件的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及排放气体净化部件的制造方法，所述排放气体净化部件具有一个封套、一个布置在所述封套中的排放气体净化块体、以及至少一个保持所述块体的保持件。根据本发明，所述方法的特征在于，其具有以下步骤：获得表示所述排气净化单元的质量(Mb)的第一量值；至少从获得的所述第一量值确定所述保持件或每个保持件的安装密度(dmonté)；根据确定的所述安装密度(dmonté)至少确定所述外壳的直径(Denveloppe)；装配所述外壳、所述一个或多个保持件和所述气体净化单元，以获得所述外壳的确定的直径和所述一个或多个保持件的确定的安装密度(dmonté)。

Description

机动车的排放气体净化部件的制造方法
技术领域
本发明一般涉及机动车的排放气体净化部件的制造方法。
确切地说，本发明涉及机动车排放管路的排放气体净化部件的制造方法，所述净化部件包括一个基本上呈圆柱形的限定一排放气体流道的封套、一个基本上呈圆柱形的布置在所述封套中的排放气体净化块体、以及至少一个保持所述排放气体净化块体的保持元件，所述排放气体净化块体具有侧壁，所述侧壁朝向所述封套，且与所述封套一起限定一环形空间，所述保持元件或每个保持元件被间置在所述封套和所述排放气体净化块体的侧壁之间的所述环形空间中。
背景技术
US-6389693述及的制造方法具有以下步骤：一个步骤是测量所述气体净化块体的直径，一个步骤是测量所述保持元件的质量，以及一个步骤是根据进行的测量计算所述封套的直径。
在由该方法获得的某些净化部件中，所述排放气体净化块体不完全保持在所述封套内。
发明内容
本文中，本发明旨在提出更为精确的制造方法。
为此，本发明涉及前述类型的净化部件的制造方法，其特征在于，其具有以下步骤：
-获得表示所述排放气体净化块体的质量的第一量值；
-至少从获得的所述第一量值确定所述保持元件或每个保持元件在所述环形空间的安装密度；
-根据确定的所述安装密度至少确定所述封套的直径；
-装配所述封套、所述一个或多个保持元件以及所述排放气体净化块体，以获得所述封套的确定的直径和所述一个或多个保持构件的确定的安装密度。
所述方法也可单独地或根据所有可能的技术组合，具有以下一个或多个特征。
所述安装密度(dmonté)按这样的方式被确定：从获得的所述第一量值计算施加于所述排放气体净化块体的作用力(F)，并从计算出的所述作用力(F)确定所述安装密度(dmonté)。
所述安装密度(dmonté)借助于预定的分布图从计算出的所述作用力(F)加以确定。
所述方法还具有一个步骤，即获得表示所述排放气体净化块体的直径的第三量值(Db)，所述封套的直径(Denveloppe)也根据获得的所述第三量值(Db)加以确定。
所述方法还具有以下步骤：
-获得表示所述保持元件或每个保持元件的质量(Mn)的第二量值；
-从所述第二量值(Mn)确定所述保持元件或每个保持元件在安装之前的初始表面密度(MSin)；
-根据确定的所述表面密度(MSin)确定所述环形空间的厚度数值(e)(consigne)；
所述封套的直径(Denveloppe)也根据确定的所述厚度数值(e)加以确定。
所述厚度数值(e)根据确定的所述表面密度(MSin)和确定的所述安装密度(dmonté)之间的比率计算出。
所述封套、所述一个或多个保持元件和所述排放气体净化块体按以下步骤组装：
-围绕所述排放气体净化块体布置所述一个或多个保持元件；
-将所述一个或多个保持元件和所述排放气体净化块体插入到所述封套中，以使所述封套的临时直径大于确定的直径(Denveloppe)，并使所述一个或多个保持元件的临时安装密度小于确定的所述安装密度(dmonté)；
-使所述封套缩径到确定的直径(Denveloppe)，所述一个或多个保持元件因而具有确定的所述安装密度(dmonté)。
所述插入步骤按这样的方式实施：将所述一个或多个保持元件和所述排放气体净化块体加力插入到所述封套中，或者围绕所述一个或多个保持元件卷绕所述封套。
所述封套、所述一个或多个保持元件和所述排放气体净化块体按以下步骤组装：：
-围绕所述排放气体净化块体布置所述一个或多个保持元件；
-将所述一个或多个保持元件和所述排放气体净化块体插入到所述封套中，以直接获得所述封套的确定的直径(Denveloppe)，以及所述一个或多个保持元件的确定的所述安装密度(dmonté)。
所述排放气体净化块体是一滤尘器或一催化净化部件。
附图说明
在下文中，根据参照附图非限制性地作为示例给出的详细说明，本发明的其它特征和优越性将得到更好的理解，附图如下：
图1是根据本发明的方法制造的净化部件的纵剖面图；
图2是流程图，其示出本发明的方法步骤，其可确定待制造封套的直径；
图3至6是示意图，示出所述净化部件的不同的装配步骤。
具体实施方式
图1所示的排放气体净化部件1用于插入到机动车的排放管路(未示出)中。排放气体净化部件1具有一个基本上呈圆柱形的封套3、一个基本上呈圆柱形的排放气体净化块体5、以及一个保持所述气体净化块体的保持层片7。所述封套3是金属封套，用于向所述排放管路的上游连接于限定一排放气体入口的一扩散锥体，并向下游连接于限定一排放气体出口的收敛锥体。所述入口连接于所述排放管路的收集器，其截获来自发动机燃烧室的排放气体。所述出口连接于喷嘴，排放气体在净化后由所述喷嘴排放到大气中。
所述上游和下游这里应理解为相对于排放气体的正常流通方向而言。
所述块体5通常是一滤尘器或一催化净化部件。催化净化部件通常由覆以催化金属的透气结构构成，其有利于燃烧气体氧化和/或氧化氮还原。
滤尘器用过滤材料制成，所述过滤材料由整体陶瓷结构或碳化硅结构构成，具有多孔性，足以允许排放气体通过。但是，如同本身公知的那样，微孔的直径选择成小得足以确保在所述过滤器的上游面上截留住微粒，尤其是烟灰微粒。所述滤尘器也可由滤筒或烧结金属过滤器构成。
例如，这里使用的滤尘器具有一组通道，其平行地分布成第一组入口通道和第二组出口通道，所述入口通道和出口通道布置成梅花形(quinconce)。
所述入口通道通到所述滤尘器的上游部分，而在所述滤尘器的下游部分处封闭。
相反，所述出口通道在所述滤尘器的上游部分封闭，而通到其下游部分。
所述封套3和气体净化块体5基本上同轴，该轴线在图1上以X标出。所述块体5的直径小于所述封套3的直径。其由朝向所述封套3的一侧壁9加以限定，且与所述封套3一起限定一环形空间11。
所述保持层片7布置在所述环形空间11中。其间置在所述封套的内表面13和所述气体净化块体的侧壁9之间。所述保持层片7延伸在所述块体5的轴向长度的最大部分上。
因此，所述封套3在内部从所述入口至所述出口限定一条通过所述陶瓷材料块体5的排放气体通道。排放气体在穿过所述块体5时得到净化。
所述层片7例如由膨胀材料形成。所述层片可以是UNIFRAX公司销售的XPEAV2型的，或者例如是名称为NEXTEL SAFFIL或3M型的，或者是UNIFRAX公司销售的名称为CC-MAX或FIBERMAX型的。
所述层片7朝外支靠在所述封套3上，朝内支靠在所述块体5上。因此，其对所述块体5施加径向压力。当所述块体5经受与所述轴线X平行的纵向作用力以及经受径向力时，所述层片7有助于使所述块体5定位。当所述块体5经受纵向作用力时，所述块体5和所述层片7之间的、所述层片7和所述封套3之间的摩擦使所述块体5相对于所述封套3的移动受到很大限制。
为了获得这种作用力，必须使所述层片7以适当的安装密度安装在所述环形空间11中。所谓“安装密度”，是指所述层片7在环境温度下的密度。这种密度不应太小，因为在纵向外力作用下，所述块体5不易相对于所述封套3保持就位。高温下尤其如此，因为所述封套3和所述块体5之间的差别膨胀导致所述环形空间的厚度增大。
安装密度也不应太大，以防所述陶瓷材料块体损坏，长期使用尤其如此。
下面所述的制造方法考虑到这些不同的限制条件。
所述方法的第一阶段旨在确定所述净化部件的封套3的直径。
为此，如图2所示，所述方法具有以下几个步骤：一个步骤是获得表示所述气体净化块体5的质量的第一量值Mb，一个步骤是获得表示所述层片7的质量的第二量值Mn，一个步骤是获得表示所述气体净化块体5的直径的第三量值Db。
所述直径Db例如是在所述块体5的不同部分多次测得的外径的平均值。这些部分例如沿所述块体5轴向匀称地间隔开。所述量值Db也可以最大限度对应于在所述块体5的不同点测定的数值。所述质量Mb和Mn例如直接用称秤称量。
如图2所示，所述方法的一个步骤是计算使所述块体相对于所述封套3定位所需的作用力F。这里考虑的是纵向作用力。所述作用力F可用以下公式计算：
F＝Mb·g·9.81
其中，g是施加于所述块体5的纵向加速度。使用预定加速度g计算F。在车辆的标准使用寿命的情况下，该加速度例如是所述块体所承受的最大加速度。所述使用寿命的情况例如是以高加速度原地起动，紧急制动，或者车辆以适中的速度撞击障碍物。
然后，根据上面计算出的作用力F，确定所述层片7在所述块体5和所述封套3之间的安装密度。在环境温度下，所述安装密度表示为所述层的质量每所述环形空间的单位体积。所述安装密度dmonté用预定的分布图(cartographies)确定。这些分布图来自车辆在试验台和/或道路上的试验。对于不同类型的层片和不同类型的块体，所述分布图根据所述作用力F给出密度dmonté。
然后，在安装MSin之前，确定所述层片的密度。
在安装前，所述层片的密度是表面密度。所述层片的质量Mn除以所述层片的面积，得到所述密度，所述面积是在该层片既不压紧也不伸展的条件下的面积。
然后，确定所述块体的侧壁9和所述封套13的内表面之间所述环形空间11的厚度。该厚度用以下公式计算：
e＝MSin/dmonté
其中，e是厚度，以毫米表示，MSin以克每平方米表示，dmonté以千克每立方米表示。
然后，用以下公式计算所述封套的内径和/或外径。
内径：Denveloppe＝Db+2e
外径：Dext＝Db+2e+2Ep
其中，Ep是所述封套3的厚度。Ep由所述封套的生产厂家测定或提供。
在第二阶段，如图3至7所示，装配所述封套、所述层和所述气体净化块体，以获得所述封套的预定直径和所述层的确定的安装密度。
在第一实施例中，封套3的内径等于如上所述计算的直径Denveloppe。首先，所述层片7围绕所述陶瓷材料块体5布置。然后，所述层和所述块体一并插入到所述封套中。例如，所述层和所述块体借助于一缩口件15和一柱塞17强制插入到所述封套3中。所述缩口件15具有一个基本上呈截锥形的收敛内流道19。所述流道19的小直径端部21的内径基本上等于所述封套3的内径。所述封套3在一侧布置在所述端部21的延伸处。其由一限位件23相对于所述缩口体15进行紧固。
所述块体5和所述层片7从直径较大的端部25起，由所述柱塞17沿所述内流道19强制送入。随着所述块体5和所述层片7沿所述内流道19移动、进入所述封套3中，所述层片7逐渐被压紧(图4)。所述柱塞17推进所述层片7和所述块体5，直至其完全接纳在所述封套3内(图5)。例如，所述限位件23用于限制所述块体5和所述层片7的行程，并使它们停止在相对于所述封套3的所需的位置。
在另一实施例中，封套的内径略大于如上所述计算的直径Denveloppe。该实施方式在US6389693中述及。
如前所述，首先，所述层片7围绕所述陶瓷材料块体5布置。然后，根据图3至5所示的程序，所述层片和所述气体净化块体例如借助于所述缩口15和所述柱塞17，插入到所述封套中。
一旦插入，所述层片的临时安装密度小于如上所述的确定的安装密度dmonté。根据上述程序，所述封套的临时内径大于预定直径Denveloppe。然后，如图6所示，使所述封套收缩到预定的直径Denveloppe，所述层片同时被压紧到与上述计算出的数值dmonté相应的安装密度。
为此，如图6所示，所述净化部件置于一圆柱形压缩工具27中。所述工具27具有多个扇形体29，其在内部限定一个放置所述净化部件的空腔31。所述扇形体29围绕所述空腔31分布在圆周上。起初，它们由周向间隙彼此分开。
所述工具27也具有用于有控制地朝所述空腔内径向促动不同扇形体29的装置。因此，所述扇形体29支承在所述封套3的外表面上，使之受压紧，直至所述封套具有上述计算的外径Dext。
上述方法具有多种优越性。
因为其包括以下步骤：
-获得表示所述排放气体净化块体的质量的第一量值；
-获得表示所述保持元件或每个保持元件的质量的第二量值；
-从获得的第一量值和第二量值确定所述保持元件或每个保持元件在所述环形空间的安装密度；
-根据所述确定的安装密度至少确定所述封套的直径；
-装配所述封套、所述一个或多个保持元件以及所述排放气体净化块体，以获得所述封套的确定的直径和所述一个或多个保持元件的确定的安装密度；
所述方法可更为精确地制造所述净化部件。尤其是，所述封套的直径得到更为精确的确定。
当所述制造方法考虑到同时测定所述一个或多个保持元件的质量、所述气体净化块体的质量和所述气体净化块体的直径时，可特别精确地确定所述净化部件的封套的尺寸。必要时，这样可减小所述金属封套的厚度，从而节省材料。
这样也可尽量准确地确定所述一个或多个保持元件的安装密度，从而延长这些保持元件的使用寿命。
在某些情况下，所述方法可降低所述一个或多个保持元件的安装密度，从而可使用具有非强制性的、不太高的质量每面积单位的保持元件。
此外，因为所述一个或多个保持元件的安装密度得到了很好的掌控，所以所述气体净化块体的损坏危险性得到降低。
由于所述封套的直径可精确地确定，因此能更好地掌控所述一个或多个保持元件和所述块体插入到所述封套内。尤其是，这样可限制所述一个或多个保持元件和所述块体插入到所述封套中所需的收缩幅度。
对于形状比较复杂的陶瓷块体来说，所述方法可避免使用抗腐蚀的密封垫。实际上，腐蚀直接取决于所述层的压缩密度。当安装密度太小或太高时，可出现强腐蚀。因此，较好地估算安装密度，可使密度系统脱离腐蚀危险。
上述方法可具有多种实施例。
在一非优选实施例中，仅测定所述气体净化块体的质量，使用所述块体的预定直径值和所述层片的预定的质量每面积单位数值确定所述封套的直径。
所述层片和所述块体不必借助于一缩口件插入到所述封套中。例如，所述封套可围绕所述层片卷绕。
在另一实施例中，在插入所述保持元件或每个保持元件以及所述块体之后，必须使所述封套缩口，该操作可使由所述块体、所述一个或多个保持元件以及所述封套形成的组件通过一个具有一截锥形内流道的缩口。该缩口通常是图3至5所示的类型。
所述块体不必由一层片定位在所述封套中。所述块体可由一个或多个接头(joints)定位，通常，两个接头布置在所述块体的两个轴向端部。所述接头可以是密封垫圈，其围绕所述块体布置在使所述块体与所述封套分开的空间中。
所述接头也可以是具有L形截面的环形密封圈。每个密封圈具有一翼，其围绕所述块体接合在使所述块体与所述封套分开的环形空间中。每个密封圈也具有另一翼，其紧贴在大体垂直于所述轴线X的正面上。所述密封圈可用金属纤维和/或陶瓷纤维制成。
所述块体也可同时由间置在所述块体的一中央轴向部分和所述封套之间的一层片以及由间置在所述块体的轴向端部和所述封套之间的上述一个或多个密封圈进行定位。

Claims (12)

1.机动车排放管路的排放气体净化部件的制造方法，所述净化部件(1)包括一个基本上呈圆柱形的限定一排放气体流道的封套(3)、一个基本上呈圆柱形的布置在所述封套(3)中的排放气体净化块体(5)、以及至少一个保持所述排放气体净化块体(5)的保持元件(7)，所述排放气体净化块体(5)具有侧壁(9)，所述侧壁(9)朝向所述封套(3)，且与所述封套(3)一起限定一环形空间(11)，所述保持元件或每个保持元件(7)被间置在所述封套(3)和所述排放气体净化块体(5)的侧壁(9)之间的所述环形空间(11)中，所述方法的特征在于，其具有以下步骤：
-获得表示所述排放气体净化块体(5)的质量(Mb)的第一量值；
-至少从获得的所述第一量值确定所述保持元件或每个保持元件(7)在所述环形空间(11)的安装密度(dmonté)；
-根据确定的所述安装密度(dmonté)至少确定所述封套(3)的直径(Denveloppe)；
-装配所述封套(3)、所述一个或多个所述保持元件(7)和所述排放气体净化块体(5)，以获得所述封套(3)的确定的直径和所述一个或多个保持元件(7)的确定的安装密度(dmonté)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述安装密度(dmonté)按这样的方式被确定：从获得的所述第一量值计算施加于所述排放气体净化块体(5)的作用力(F)，并从计算出的所述作用力(F)确定所述安装密度(dmonté)。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述安装密度(dmonté)借助于预定的分布图从计算出的所述作用力(F)加以确定。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，其还包括一步骤：获得表示所述排放气体净化块体(5)的直径的第三量值(Db)，所述封套的直径(Denveloppe)也根据获得的所述第三量值(Db)加以确定。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，其还包括以下步骤：
-获得表示所述保持元件或每个保持元件(7)的质量(Mn)的第二量值；
-从所述第二量值(Mn)确定所述保持元件或每个保持元件(7)在安装之前的初始表面密度(MSin)；
-根据确定的所述表面密度(MSin)确定所述环形空间(11)的厚度数值(e)；
所述封套(3)的直径(Denveloppe)也根据确定的所述厚度数值(e)加以确定。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述厚度数值(e)根据确定的所述表面密度(MSin)和确定的所述安装密度(dmonté)之间的比率计算出。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述封套(3)、所述一个或多个保持元件(7)和所述排放气体净化块体(5)按以下步骤组装：
-围绕所述排放气体净化块体(5)布置所述一个或多个保持元件(7)；
-将所述一个或多个保持元件(7)和所述排放气体净化块体(5)插入到所述封套(3)中，以使所述封套(3)的临时直径大于确定的直径(Denveloppe)，并使所述一个或多个保持元件(7)的临时安装密度小于确定的所述安装密度(dmonté)；
-使所述封套(3)缩径到确定的直径(Denveloppe)，所述一个或多个保持元件(7)因而具有确定的所述安装密度(dmonté)。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述插入步骤按这样的方式实施：将所述一个或多个保持元件(7)和所述排放气体净化块体(5)加力插入到所述封套(3)中，或者围绕所述一个或多个保持元件(7)卷绕所述封套(3)。
9.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述封套(3)、所述一个或多个保持元件(7)和所述排放气体净化块体(5)按以下步骤组装：
-围绕所述排放气体净化块体(5)布置所述一个或多个保持元件(7)；
-将所述一个或多个保持元件(7)和所述排放气体净化块体(5)插入到所述封套(3)中，以直接获得所述封套(3)的确定的直径(Denveloppe)，以及所述一个或多个保持元件(7)的确定的所述安装密度(dmonté)。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，所述排放气体净化块体(5)是一滤尘器或一催化净化部件。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一量值通过测量所述排放气体净化块体(5)的质量(Mb)获得。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，其包括一步骤：获得表示所述保持元件或每个保持元件(7)的质量(Mn)的第二量值，所述保持元件或每个保持元件(7)在所述环形空间(11)中的安装密度(dmonté)从获得的第一和第二量值加以确定。
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