專利名稱：用于制造機(jī)動車尾氣凈化裝置的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及用于制造機(jī)動車尾氣凈化裝置的方法。更具體地說，本發(fā)明涉及制造機(jī)動車排氣管用尾氣凈化裝置的方法，該裝置包括限定尾氣通道大小的大體圓筒形的套管、放置在套管內(nèi)的大體為圓柱體的尾氣凈化塊以及尾氣凈化塊固定部件，該尾氣凈化塊側(cè)壁朝向套管，與套管之間形成環(huán)形空間，固定部件插在套管和尾氣凈化塊側(cè)壁之間的環(huán)形空間內(nèi)。
背景技術(shù)：
專利US-6389693描述了一種制造方法，包括測量尾氣凈化塊直徑、測量固定部件的質(zhì)量以及根據(jù)所進(jìn)行的測量計(jì)算套管直徑等步驟。在使用所述方法制造出的某些凈化裝置中，人們發(fā)現(xiàn)尾氣凈化塊在套管內(nèi)的固定位置會出現(xiàn)偏差，尤其是在經(jīng)過了凈化裝置的特性使用周期后。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于消除上述問題。為此，本發(fā)明提供一種制造上述類型的凈化裝置的方法。在生產(chǎn)所述裝置的過程中，所述固定部件由包括至少一種所謂的非功能性成分的材料制成，該非功能性成分在所述裝置經(jīng)過特性使用周期后消失。該方法包括以下步驟-獲取表示固定部件的質(zhì)量Mn的第一個(gè)量值；-獲取表示所述固定部件包含非功能性成分的合成物質(zhì)量Cn的第二個(gè)量值；-根據(jù)獲得的第一個(gè)量值和第二個(gè)量值，確定固定部件在所述裝置經(jīng)過特性使用周期后的等效質(zhì)量Mn’ ；-根據(jù)固定部件在環(huán)形空間內(nèi)的等效質(zhì)量和目標(biāo)安裝密度估算容量V；-根據(jù)尾氣凈化塊的外徑和容量確定套管的直徑；-組裝套管、固定部件和尾氣凈化塊，使套管的直徑等于預(yù)定的直徑，而在裝置經(jīng)過了特性使用周期后，固定部件的安裝密度等于目標(biāo)安裝密度。根據(jù)實(shí)現(xiàn)模式的不同，該方法包括一個(gè)或多個(gè)下面的特征(單獨(dú)考慮或者根據(jù)所有技術(shù)上可能的組合考慮)-獲取表示所述固定部件包含非功能性成分的合成物的第二個(gè)量值的步驟包括·測量所述固定部件的電氣特性值；·根據(jù)測得的電氣量值確定合成物情況；-安裝時(shí)，所述固定部件包含非功能性成分的合成物是根據(jù)測得的電氣量值來確定的，采用校準(zhǔn)曲線來測電氣量值；-所述固定部件為葉片，測量所述固定部件的電氣特性值的步驟包括沿著葉片的厚度將該葉片放置在電容式傳感器的極板之間，測量極板達(dá)到預(yù)定電壓時(shí)電容式傳感器的電容值；
-該方法還包括獲取表示尾氣凈化塊的質(zhì)量的第三個(gè)量值和根據(jù)所獲得的第三個(gè)量值確定所述目標(biāo)安裝密度的步驟；-所述目標(biāo)安裝密度涉及在使用所述裝置的過程中，根據(jù)獲得的第三個(gè)量值計(jì)算需應(yīng)用到尾氣凈化塊上的最大基準(zhǔn)力，然后根據(jù)計(jì)算得出的最大基準(zhǔn)力確定目標(biāo)安裝密度，最好使用預(yù)定的繪圖方法；-根據(jù)以下步驟組裝套管、所述固定部件和尾氣凈化塊·將所述固定部件置于尾氣凈化塊周圍； 將所述固定部件和尾氣凈化塊插入套管中，此時(shí)套管的臨時(shí)直徑大于預(yù)定直徑， 得到所述固定部件的臨時(shí)安裝密度；·將套管緊縮至預(yù)定直徑；-插入步驟涉及用力將所述固定部件和尾氣凈化塊插入套管中，或者將套管卷繞到所述固定部件上；-根據(jù)以下步驟組裝套管、所述固定部件和尾氣凈化塊·將所述固定部件置于尾氣凈化塊周圍；·將所述固定部件和尾氣凈化塊插入套管中，以直接獲得套管的預(yù)定直徑；該方法還包括獲取對應(yīng)于尾氣凈化塊外徑的第四個(gè)量值的附加步驟。


從下面具體的描述中，可以更清楚地了解本發(fā)明的其他特征和優(yōu)勢。此處的描述為參考性且完全非限定性描述，并參考附圖進(jìn)行說明，其中圖1為根據(jù)本發(fā)明的方法制造的凈化裝置的縱向剖面圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明的方法確定待制作套管直徑的各步驟的示意圖；圖3至圖6為凈化裝置組裝的不同步驟的示意圖。
具體實(shí)施例方式圖1中所示的尾氣凈化裝置1要安裝在機(jī)動車的排氣管中(圖中未顯示)。該裝置包括大體圓桶形的套管3、放置在套管3內(nèi)的大體為圓柱體的尾氣凈化塊5以及安裝在凈化塊5和套管3之間、用來固定尾氣凈化塊5的葉片7。套管3和凈化塊5基本上同軸。 圖1中用X表示這個(gè)共同的軸。套管3為金屬套管，朝著排氣管的上游方向連接到限定尾氣入口的發(fā)散性椎體上，而在排氣管的下游方向則連接到限定尾氣出口的會聚性錐體上。入口與排氣管的集氣管連接，由集氣管接收從引擎燃燒室中釋放出的尾氣。出口與引氣管相連，尾氣通過引氣管釋放到大氣中。本發(fā)明中所說的上游和下游方向是針對尾氣的正常循環(huán)方向而言的。因此，套管3向內(nèi)限定尾氣循環(huán)通道，尾氣從入口經(jīng)過凈化塊5流通到出口。在通過凈化塊5的過程中尾氣得到凈化。凈化塊5通常為催化凈化部件或粒子過濾器。催化凈化部件通常由可透氣性結(jié)構(gòu)構(gòu)成，表面為利于氧化可燃?xì)怏w和/或減少氮氧化物的催化金屬。粒子過濾器的過濾材料為陶瓷或碳化硅單片結(jié)構(gòu)，其孔隙度足以允許尾氣通過。然而，需知選擇的孔隙直徑要足夠小才可以保證在過濾器上游表面上能夠截住粒子，尤其是煙灰粒子。粒子過濾器也可是芯式過濾器或燒結(jié)金屬制過濾器。粒子過濾器最好包括一套平行通道，其中第一組為入口通道、第二組為出口通道。入口通道和出口通道交錯(cuò)排列。入口通道通向粒子過濾器的上游段，而在粒子過濾器的下游段上是封閉的。相反，出口通道在粒子過濾器的上游段封閉，通向粒子過濾器的下游段。凈化塊5的直徑Db小于套管3的直徑，凈化塊的側(cè)壁9朝向套管3的內(nèi)壁13。側(cè)壁9和內(nèi)壁13之間形成環(huán)形空間11。固定用葉片7可以采用膨脹材料，可以是UNIFRAX公司(美國奇耐聯(lián)合纖維公司) 銷售的XPEAV2，或者商品名為NEXTEL SAFFIL或3M，或者是UNIFRAX公司銷售的CC-MAX或 FIBERMAXo葉片7的制作材料包括在凈化塊5和套管3的表面上參與生成摩擦的功能性成分和增加葉片粘聚力以便于處理和組裝的非功能性成分，其中功能性成分包括纖維、云母等， 非功能性成分包括水、粘合劑、保護(hù)膜、膠水等。制造凈化裝置1時(shí)，固定用葉片7安裝在環(huán)形空間11內(nèi)，其長度相當(dāng)于凈化塊5 的大部分長度。然后將葉片7壓縮在凈化塊5的側(cè)壁9和套管3的內(nèi)壁13之間，此時(shí)葉片對凈化塊5施加壓力。當(dāng)凈化塊5受到縱向力時(shí)，凈化塊5和葉片7之間的摩擦力以及葉片7和套管3之間的摩擦力使得凈化塊5相對于套管3無法運(yùn)動或者運(yùn)動非常有限。由此葉片7構(gòu)成將凈化塊5固定在套管3內(nèi)的固定部件。為了獲得該效果，需要將葉片7依照適當(dāng)?shù)陌惭b密度放置到環(huán)形空間11內(nèi)。所謂安裝密度指在環(huán)境溫度下容納在環(huán)形空間11內(nèi)的葉片7的密度。該安裝密度不能太低，否則凈化塊5在套管3內(nèi)的固定位置將出現(xiàn)不當(dāng)。該安裝密度也不能太高，以防止損壞凈化塊5，尤其是長期使用時(shí)。然而，在經(jīng)過凈化裝置1的特性使用周期后，葉片7材料中的非功能性成分已耗盡，因此，在使用凈化裝置1的過程中，葉片7的質(zhì)量首先會減少，然后在特性使用周期后穩(wěn)定在一個(gè)恒定值上。這樣一來，葉片7的密度，即葉片7的安裝密度首先將下降，然后穩(wěn)定在一個(gè)恒定值上。下面描述的制造方法考慮了使用凈化裝置的過程中出現(xiàn)的這種安裝密度變化情況，以保證特性使用周期后的安裝密度等于適于凈化塊5固定的目標(biāo)安裝密度d。本方法的第一階段著重于確定直徑，比如凈化裝置1的套管3的內(nèi)徑Dint。圖2顯示了本方法的第一組步驟，其目的在于確定用于制造單個(gè)凈化裝置1的葉片7的等效質(zhì)量Mn，。為此，本方法包括用于獲得葉片7的質(zhì)量Mn的量值的步驟110。質(zhì)量Mn是葉片7 在安裝時(shí)的質(zhì)量，可以直接使用天平測得。通過獲取葉片7的合成物的質(zhì)量Cn，本發(fā)明的方法能夠預(yù)計(jì)到使用裝置1的過程中葉片7的質(zhì)量變小的情況。合成物的質(zhì)量Cn至少相當(dāng)于在安裝時(shí)葉片7的非功能性成分的質(zhì)量。比如在步驟120中，將一定厚度的葉片7放置在電容式傳感器的極板之間，施用預(yù)設(shè)的電壓后，該傳感器能夠測得葉片7的電氣特性值En。然后，在步驟130中，使用校準(zhǔn)曲線確定葉片7的合成物質(zhì)量Cn，其中每條校準(zhǔn)曲線與特定類型的葉片相關(guān)聯(lián)。將測得的En值轉(zhuǎn)到對應(yīng)于要安裝的葉片7類型的校準(zhǔn)曲線上，即可確定葉片7的合成物質(zhì)量Cn。在步驟140中，校正葉片7的質(zhì)量Mn以獲得等效質(zhì)量Mn，。為此，要從質(zhì)量Mn中扣除通過CnxMn得出的非功能性成分的質(zhì)量。在步驟150中，在預(yù)先已經(jīng)確定目標(biāo)安裝密度d的情況下，本發(fā)明方法包括評估能夠使等效質(zhì)量Mn’達(dá)到目標(biāo)密度d的容量Vn。使用下面的公式確定容量Vn:Vn = Mn，/d本方法最好還包括第二組步驟，用于根據(jù)凈化塊5的特性確定目標(biāo)安裝密度^因此本發(fā)明方法還包括步驟160，用于獲取凈化塊5的質(zhì)量Mb的量值?？芍苯邮褂锰炱綔y量質(zhì)量Mb。然后本方法繼續(xù)步驟170，計(jì)算最大基準(zhǔn)力F。F對應(yīng)于使凈化塊5相對于套管3 不發(fā)生移動而需要的最大縱向力。使用下面的經(jīng)驗(yàn)公式可計(jì)算力F F = Mbxgx9. 81其中g(shù)為施加于凈化塊5上的縱向加速度。使用預(yù)定的加速度g計(jì)算F。該預(yù)定的加速度可相當(dāng)于機(jī)動車極限使用情況下凈化塊5可承受的最大加速度。舉例來說，極限情況可以是在猛烈加速時(shí)停止起步、緊急剎車或者中速行駛的機(jī)動車碰上障礙物等。在步驟180中，根據(jù)上面計(jì)算的力F確定葉片7的目標(biāo)安裝密度d，此時(shí)使用預(yù)定的繪圖法。預(yù)定繪圖法來源于車輛在測試臺和/或路上的測試，根據(jù)不同類型的葉片和不同類型的凈化塊的力F給出目標(biāo)安裝密度過。在步驟200中，確定決定側(cè)壁9和內(nèi)壁13之間的環(huán)形空間11大小的厚度互，該厚度值通過用容量Vn除以被葉片7覆蓋的凈化塊5的側(cè)壁9的面積Sn計(jì)算得出Sn = Lx Π xDb。如圖2所示，本方法最好還包括第三組步驟，以便確定用來制造凈化裝置1的單個(gè)凈化塊5的Db。因此在步驟210中，要獲取表示氣體凈化塊5的直徑Db的量值。直徑Db 可以相當(dāng)于在凈化塊5的不同部位數(shù)次測其外徑所獲得的平均值。選取部位的縱向間隔可以是規(guī)律性的。量值Db也可以等于在凈化塊5的不同點(diǎn)處測得的最大值。最后，本方法以步驟230結(jié)束第一階段的工作，此時(shí)通過使用所測量的厚度e的值以及凈化塊5的直徑Db來確定套管3的內(nèi)徑Dint =Dint = Db+2e。或者可選擇確定套管3的外徑Dext = Db+2e+2Ep。其中Ep為套管3的厚度，Ep可通過測量得出或由套管3的制造商提供。在本方法的第二階段中，如圖3至圖7所示，組裝套管3、葉片7和氣體凈化塊5， 使套管3的內(nèi)徑與本方法第一階段得出的內(nèi)徑Dint相等。在一種替代實(shí)施方法中，提供內(nèi)徑等于預(yù)定內(nèi)徑Dint的套管3。首先將葉片7安裝在凈化塊5周圍，然后將葉片7和凈化塊5—起插入套管3內(nèi)。比如可使用縮口 15和活塞17用力將葉片7和凈化塊5插到套管3內(nèi)，縮口 15具有大體截錐形的會聚性內(nèi)槽19。 內(nèi)槽19的端部21的直徑較小，由端部21卡定的內(nèi)徑基本上等于套管3的內(nèi)徑。將套管3 放置在端部21的旁邊以及端部21的延伸方向上。通過止動23卡定套管3相對于縮口 15 的位置?；钊?7從端部25處直徑較大的地方沿著內(nèi)槽19推動凈化塊5和葉片7。隨著凈化塊5和葉片7沿著內(nèi)槽19移動并深入套管3時(shí)(圖4)，葉片7被逐步壓縮?；钊?7推動葉片7和凈化塊5直到它們完全容納在套管3的內(nèi)部(圖幻。止動23可用來限制凈化塊5和葉片7的行程，并用于使凈化塊5和葉片7停留在在套管3內(nèi)希望停留的位置上。最后，葉片7的安裝密度被壓縮到大于目標(biāo)密度d，但是在使用凈化裝置1的過程中，安裝密度將逐漸變小以達(dá)到目標(biāo)安裝密度過。在另一種替代實(shí)施方法中，提供的套管3的直徑略大于預(yù)定內(nèi)徑Dint。在專利US 6，389，693中描述了該替代方法。如前所述，首先將葉片7安裝在凈化塊5周圍，然后，根據(jù)圖3至圖5所描述的步驟，通過使用縮口 15和活塞17，將葉片7和凈化塊5插入套管3中。如圖6所示，然后將套管3的內(nèi)徑縮至預(yù)定內(nèi)徑Dint。為此，如圖6所示，將凈化裝置1放置在圓柱體壓縮工具 27中。工具27包括向內(nèi)限定空腔31的多個(gè)扇形面四，凈化裝置1放置在該空腔內(nèi)。扇形面四呈圓周狀分布在空腔31周圍，各扇形面之間有空隙。工具27具有沿徑向且向空腔內(nèi)部方向吸引扇形面四的部件。扇形面四撐在套管3的外壁上，壓縮套管3，迫使套管3的直徑達(dá)到預(yù)定內(nèi)徑值Dint。將葉片7壓縮至大于目標(biāo)安裝密度d的安裝密度。然而，在使用凈化裝置1的過程中，該安裝密度將逐漸減小到目標(biāo)安裝密度d。上述方法具有多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。能夠更精確地制造凈化裝置，尤其是調(diào)整套管直徑值時(shí)預(yù)先考慮到了在使用凈化裝置的過程中葉片會出現(xiàn)的安裝密度的變化，凈化裝置的使用壽命由此得到提高。對于形狀更加復(fù)雜的陶瓷凈化塊，本方法能夠避免使用抗腐蝕密封墊圈。事實(shí)上， 腐蝕情況直接取決于葉片的安裝密度。當(dāng)安裝密度過低或過高時(shí)，會發(fā)現(xiàn)較強(qiáng)的腐蝕現(xiàn)象。 因此，更好地掌握安裝密度能夠使系統(tǒng)遠(yuǎn)離會產(chǎn)生腐蝕風(fēng)險(xiǎn)的密度值。上述方法可有多種替代方案。在一種非優(yōu)選的替代方案中，僅僅測量葉片的合成物質(zhì)量，此時(shí)會用到凈化塊的預(yù)定直徑值、預(yù)定目標(biāo)安裝密度值和/或葉片的預(yù)定質(zhì)量。發(fā)明方法描述中，凈化塊的固定部件為單層葉片7，但是，在替代方案中也可使用多層葉片。此外，凈化塊的固定不一定僅僅通過單層或多層葉片來實(shí)現(xiàn)，也可使用一個(gè)或多個(gè)密封墊圈，典型情況是將兩個(gè)密封墊圈放置在凈化塊的兩個(gè)軸端處。這些密封墊圈可為 0型圈，放置于環(huán)形空間中凈化塊的周圍，使凈化塊與套管分離。沒必要使用縮口將葉片和凈化塊插入套管，比如，將套管卷繞在葉片上。
權(quán)利要求
1.一種用于制造機(jī)動車排氣管用尾氣凈化裝置的方法，所述凈化裝置(1)包括限定尾氣通道大小的大體圓筒形的套管(3)、放置在套管內(nèi)的大體為圓柱體的尾氣凈化塊(5)以及尾氣凈化塊( 固定部件(7)，所述尾氣凈化塊具有朝向套管C3)的側(cè)壁(9)，且側(cè)壁(9) 與套管C3)之間形成環(huán)形空間(11)，所述固定部件(7)插入套管C3)和尾氣凈化塊(5)的側(cè)壁(9)之間的環(huán)形空間(11)內(nèi)，其特征在于，制造所述裝置時(shí)，所述固定部件(7)由包括至少一種所謂的非功能性成分的材料制成，所述裝置經(jīng)過特性使用周期后，該非功能性成分消失，所述方法包括以下步驟-獲取表示固定部件(7)的質(zhì)量Mn的第一個(gè)量值；-獲取表示所述固定部件(7)包含非功能性成分的合成物質(zhì)量Cn的第二個(gè)量值；-根據(jù)獲得的第一個(gè)量值和第二個(gè)量值，確定固定部件在所述裝置經(jīng)過特性使用周期后的等效質(zhì)量Mn’ ；-根據(jù)固定部件(7)在環(huán)形空間(11)內(nèi)的等效質(zhì)量和目標(biāo)安裝密度d估算容量Vn;-根據(jù)尾氣凈化塊(5)的外徑和所述容量Vn確定套管(3)的直徑Dint;-組裝套管C3)、所述固定部件(7)和尾氣凈化塊(5)，使套管C3)的直徑等于預(yù)定的直徑Dint，而在裝置經(jīng)過特性使用周期后，固定部件(7)的安裝密度d等于目標(biāo)安裝密度d。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于獲取表示所述固定部件(7)包含非功能性成分的合成物質(zhì)量Cn的第二個(gè)量值的步驟如下-測量所述固定部件的電氣特性值；-根據(jù)測得的電氣量值確定合成物質(zhì)量Cn。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于安裝時(shí)，所述固定部件(7)包含非功能性成分的合成物質(zhì)量Cn是根據(jù)測得的電氣量值來確定的，采用校準(zhǔn)曲線來測電氣量值。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于所述固定部件(7)為葉片，測量所述固定部件的電氣特性值的步驟包括沿著葉片的厚度將該葉片放置在電容式傳感器的極板之間，測量極板達(dá)到預(yù)定電壓時(shí)電容式傳感器的電容值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述方法還包括獲取表示尾氣凈化塊(5)的質(zhì)量Mb的第三個(gè)量值和根據(jù)所述第三個(gè)量值確定所述目標(biāo)安裝密度d 的步驟。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于確定所述目標(biāo)安裝密度d的步驟包括在使用所述裝置的過程中，根據(jù)所獲取的第三個(gè)量值計(jì)算需施加到尾氣凈化塊( 上的最大基準(zhǔn)力F，然后根據(jù)計(jì)算得到的最大基準(zhǔn)力F，優(yōu)選使用預(yù)定的繪圖方法，確定目標(biāo)安裝密度do
7.根據(jù)權(quán)利要求1到6中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于根據(jù)以下步驟組裝所述套管(3)、固定部件(7)和尾氣凈化塊(5)-將所述固定部件(7)置于尾氣凈化塊( 周圍；-將所述固定部件(7)和尾氣凈化塊( 插入所述套管C3)中，此時(shí)套管C3)的臨時(shí)直徑大于預(yù)定直徑Dint，得到所述固定部件(7)的臨時(shí)安裝密度；-將套管(3)的直徑緊縮至預(yù)定直徑Dint。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于插入步驟涉及用力將所述固定部件(7) 和尾氣凈化塊( 插入所述套管(3)中，或者將套管C3)卷繞到所述固定部件(7)上。
9.根據(jù)權(quán)利要求1到6中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于根據(jù)以下步驟組裝所述套管(3)、固定部件(7)和尾氣凈化塊(5)-將所述固定部件(7)置于尾氣凈化塊( 周圍；-將所述固定部件(7)和尾氣凈化塊( 插入所述套管C3)中，直接獲得套管C3)的預(yù)定直徑Dint。
10.根據(jù)權(quán)利要求1到9中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述方法還包括獲取對應(yīng)于尾氣凈化塊(5)的外徑Db的第四個(gè)量值的附加步驟。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制造機(jī)動車尾氣凈化裝置的方法，所述凈化裝置包括限定尾氣通道大小的套管(3)、放置在套管內(nèi)的尾氣凈化塊(5)以及置于套管和尾氣凈化塊之間的環(huán)形空間(11)內(nèi)的用于固定尾氣凈化塊的固定部件(7)。制造所述裝置時(shí)，其中使用到非功能性成分，該成分在所述裝置經(jīng)過特性使用周期后會消失。整個(gè)方法包括以下步驟獲取固定部件的質(zhì)量(Mn)和合成物質(zhì)量(Cn)；確定特性使用周期后固定部件的等效質(zhì)量(Mn’)；根據(jù)等效質(zhì)量和固定部件在環(huán)形空間(11)中的安裝密度(d)估算容量(Vn)；根據(jù)所述容量和尾氣凈化塊的直徑(Db)確定套管直徑(Dint)；將套管、固定部件和尾氣凈化塊組裝到一起，使套管的直徑達(dá)到預(yù)定值。
文檔編號F01N3/28GK102421997SQ201080019585
公開日2012年4月18日 申請日期2010年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月2日
發(fā)明者C·坎特勒, 熱拉爾·里爾頓高 申請人:富爾西亞排氣系統(tǒng)公司