一种SCR系统及其催化消声器和催化消声器的焊接方法

摘要

本发明公开了一种催化消声器及其焊接方法，该催化消声器包括壳体及设于壳体内腔的多孔管，多孔管与位于壳体外侧的过渡连接盘连通，壳体的前侧还设有前端盖，前端盖与壳体的内端壁连接，前端盖与过渡连接盘焊接；多孔管与前端盖和/或所述过渡连接盘焊接，使得过渡连接盘由前端盖单点支撑优化为多点支撑，从而大大提高该催化消声器的疲劳寿命。本发明还公开了一种包括该催化消声器的SCR系统。

说明书

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，特别涉及一种SCR系统及其催化消 声器和催化消声器的焊接方法。

背景技术

SCR系统根据功能主要分为控制单元、尿素剂量单元和催化消声 器三部分。其中，尿素水溶液与尾气在催化消声器中进行水解、热解 反应，生成的氨气与尾气在该催化消声器中的载体上发生催化还原反 应，将NO_X还原为氮气，从而使柴油机尾气满足排放法规。因此，在 SCR系统中，催化消声器起到至关重要的作用，其寿命一定程度上决 定了SCR系统的寿命。目前，催化消声器组装时，各部件按一定的顺 序焊接在一起。

一种典型的催化消声器及其焊接工艺如图1-3所示，图1为现有技 术中催化消声器的焊接工艺示意图；图2为现有技术中催化消声器的结 构示意图；图3为图2中Ⅰ部分的局部放大图。

如图2所示，该催化消声器包括：进气法兰1＇、进气直管2＇、过 渡连接盘3＇、前挡板4＇、多孔管5＇、后挡板6＇、壳体7＇、前端盖8＇和 载体组件9＇等部件。其中，前端盖8＇的作用是支撑过渡连接盘3＇并 传递载荷至壳体7。该催化消声器组装时，按照图1所示的工艺流程进 行，分为以下步骤：

①、将多孔管5＇和载体组件9＇分别与前挡板4＇和后挡板6＇焊 接，形成焊接组件一；

同时，进气法兰1＇、进气直管2＇与过渡连接盘3＇依次焊接，形 成焊接组件二。

②、将焊接组件一中的前挡板4＇与后挡板6＇分别与壳体7＇焊接， 形成焊接组件三。

③、将前端盖8＇分别与焊接组件二中的过渡连接盘3＇和焊接组 件三中的壳体7＇焊接，完成催化消声器的组装。

按上述工艺流程焊接形成的催化消声器中，如图3所示，过渡连 接盘3＇仅与前端盖8＇焊接，二者形成单点支撑的悬臂结构，催化消 声器工作过程中，过渡连接盘3＇所传递的载荷全部由前端盖8＇承受， 造成前端盖8＇变形较大，并在交变载荷作用下，产生裂纹，造成前端 盖疲劳寿命较低。

鉴于上述催化消声器存在的缺陷，亟待提供一种前端盖疲劳寿命 较高的催化消声器。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的第一目的为提供一种催化消声 器，该催化消声器改变组装时的焊接工艺，将多孔管与前端盖和/或过 渡连接盘焊接，使得过渡连接盘由前端盖单点支撑优化为多点支撑， 从而大大提高该催化消声器的疲劳寿命。本发明的第二目的为提供一 种包括该催化消声器的SCR系统。本发明的第三目的为提供一种该催 化消声器的焊接方法。

为了实现本发明的第一目的，本发明提供一种SCR系统的催化消 声器，包括壳体及设于所述壳体内腔的多孔管，所述多孔管与位于所 述壳体外侧的过渡连接盘连通，所述壳体的前侧还设有前端盖，所述 前端盖与所述壳体的内端壁连接，所述前端盖与所述过渡连接盘焊接； 所述多孔管与所述前端盖和/或所述过渡连接盘焊接。

可选地，所述多孔管的前端伸出所述壳体，所述前端盖和/或所述 过渡连接盘焊接于所述多孔管位于所述壳体外侧的外壁。

可选地，所述多孔管的前端伸入所述过渡连接盘内，所述过渡连 接盘与所述前端盖均抵接于所述多孔管的外壁，且所述过渡连接盘、 所述多孔管与所述前端盖焊接为一体。

可选地，所述多孔管的前端位于所述壳体内腔，所述过渡连接盘 的后端伸入所述壳体内腔，并与所述多孔管的前端焊接，且所述前端 盖焊接于所述过渡连接盘位于所述壳体外侧的外壁。

可选地，所述多孔管的前端伸入所述过渡连接盘内，且与所述过 渡连接盘焊接。

可选地，还包括焊接于所述壳体内壁的前挡板和后挡板，所述壳 体前侧壁、所述前挡板与所述后挡板均开设有与所述多孔管相配合的 通孔，所述多孔管穿过所述通孔，且与所述后挡板焊接。

现有的催化消声器中，过渡连接盘仅与前端盖焊接，二者形成单 点支撑的悬臂结构，催化消声器工作过程中，过渡连接盘所传递的交 变载荷全部由前端盖承受，并在该交变载荷作用下，产生疲劳裂纹， 造成前端盖疲劳寿命较低。

本发明所提供的催化消声器中，改变催化消声器组装时的焊接工 艺流程，将过渡连接盘与前端盖焊接的同时，还将多孔管与前端盖和/ 或过渡连接盘焊接，使得过渡连接盘由前端盖单点支撑优化为多点支 撑，过渡连接盘所传递的交变载荷由前端盖和多孔管共同承受，从而 改善前端盖的受力，大大提高该催化消声器的疲劳寿命。

为了实现本发明的第二目的，本发明还提供一种SCR系统，包括 相互连接的控制单元、尿素剂量单元及催化消声器，其中，催化消声 器为以上所述的催化消声器。由于催化消声器具有上述技术效果，包 括该催化消声器的SCR系统也具有相同的技术效果。

为了实现本发明的第三目的，本发明提供一种上述催化消声器的 焊接方法，包括下述步骤：

10)将所述过渡连接盘与所述多孔管焊接。

11)将所述前挡板和所述后挡板分别与所述壳体焊接。

20)将所述过渡连接盘与所述前端盖焊接。

30)将所述前端盖与所述壳体焊接，所述多孔管与所述后挡板焊 接。

附图说明

图1为现有技术中催化消声器的焊接工艺示意图；

图2为现有技术中催化消声器的结构示意图；

图3为图2中Ⅰ部分的局部放大图；

图4为本发明所提供催化消声器的第一种实施方式的结构示意 图；

图5为图4中Ⅱ部分的局部放大图；

图6为图4的焊接流程图；

图7为本发明所提供催化消声器的第二种实施方式的结构示意 图；

图8为图7中Ⅲ部分的局部放大图；

图9为图7的焊接流程图；

图10为图9中焊接组件一的结构示意图；

图11为图9中焊接组件二的结构示意图；

图12为图9中焊接组件三的结构示意图；

图13为图9中焊接组件四的结构示意图。

图1-3中：

1＇进气法兰、2＇进气直管、3＇过渡连接盘、4＇前挡板、5＇ 多孔管、6＇后挡板、7＇壳体、8＇前端盖、9＇载体组件。

图4-13中：

1进气法兰、2进气直管、3过渡连接盘、4前挡板、5多孔管、6后 挡板、7壳体、8前端盖、9载体组件。

具体实施方式

本发明的第一核心为提供一种催化消声器，该催化消声器改变组 装时的焊接工艺，将多孔管与前端盖和/或过渡连接盘焊接，使得过渡 连接盘由前端盖单点支撑优化为多点支撑，从而大大提高该催化消声 器的疲劳寿命。本发明的第二核心为提供一种包括该催化消声器的 SCR系统。本发明的第三核心为提供一种该催化消声器的焊接方法。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结 合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

需要说明的是，本文中出现的“前端”、“后端”等方位词是根据该 催化消声器中尾气的运动方向定义的，其中，“前端”指的是靠近尾气 进气端的方向，“后端”与之相反。

请参考附图4-6，其中，图4为本发明所提供催化消声器的第一种 实施方式的结构示意图；图5为图4中Ⅱ部分的局部放大图；图6为图4 的焊接流程图。

在一种具体实施方式中，如图4所示，本发明提供一种催化消声 器，包括壳体7及设于壳体7内腔的多孔管5，该多孔管5始端连接位于 壳体7外侧的过渡连接盘3，壳体7的前侧壁还设有前端盖8，且前端盖8 与过渡连接盘3焊接；另外，多孔管5与前端盖8和/或过渡连接盘3焊接。

在SCR系统中，催化消声器的过渡连接盘前端与发动机排气管连 接，后端与前端盖连接，该前端盖用于支撑过渡连接盘和壳体。发动 机工作时会产生交变载荷，该交变载荷通过发动机排气管传递至过渡 连接盘。

现有的催化消声器中，如图2和3所示，过渡连接盘3＇仅与前端 盖8＇焊接，二者形成单点支撑的悬臂结构，因此，催化消声器工作过 程中，过渡连接盘3＇所传递的交变载荷全部由前端盖8＇承受，并在 该交变载荷作用下，产生疲劳裂纹，造成前端盖8＇疲劳寿命较低。

本实施例中，改变催化消声器组装时的焊接工艺流程，如图6所 示，将过渡连接盘3与前端盖8焊接的同时，还将多孔管5与前端盖8和/ 或过渡连接盘3焊接，使得过渡连接盘3由前端盖8单点支撑优化为多点 支撑，过渡连接盘3所传递的交变载荷由前端盖8和多孔管5共同承受， 从而改善前端盖8的受力，大大提高该催化消声器的疲劳寿命。

具体地，如图6所示，多孔管5分别与前端盖8和过渡连接盘3焊接。 如图4和图5所示，多孔管5的前端伸出壳体7外，并伸入过渡连接盘3 内，过渡连接盘3与前端盖8的内壁均抵接于多孔管5的外壁，且过渡连 接盘3、多孔管5与前端盖8三者焊接为一体。由于前端盖8和过渡连接 盘3通常位于壳体7外侧，而多孔管5通常位于壳体7内腔，本实施例中 将多孔管5前端伸出壳体7外侧时，使得多孔管5、过渡连接盘3与前端 盖8之间均可在壳体7外焊接，方便操作。

其中，过渡连接盘3与多孔管5、前端盖8装配后形成一环状U型坡 口，通过一道焊缝使三者焊接在一起。

更具体地，图6所示的焊接方法可包括下述步骤：

⑴、将多孔管5和载体组件9分别与前挡板4和后挡板6焊接，形成 焊接组件一；

同时，进气法兰1、进气直管2与过渡连接盘3三者依次焊接，形 成焊接组件二。

⑵、将焊接组件一中的前挡板4与后挡板6分别与壳体7焊接，形成 焊接组件三。其中，该多孔管5的前端伸出壳体7外侧。

⑶、前端盖8、焊接组件二中的过渡连接盘3与焊接组件一中的多 孔管5三者相互焊接，同时，将前端盖8与壳体7焊接在一起。

按上述工艺流程焊接形成的催化消声器如图4和图5所示，该催化 消声器的过渡连接盘3与前端盖8和多孔管5均焊接，而多孔管5与前挡 板4和后挡板6焊接，因此，该过渡连接盘3传递的交变载荷分别由前端 盖8、前挡板4和后挡板6承受，极大地减小了前端盖8的变形，经过FEA 计算和样件疲劳试验，结果均满足设计要求，且前端盖8的疲劳寿命大 大提高。

图4所示的实施例中，过渡连接盘3、前端盖8与多孔管5三者之间 的焊接仅需在过渡连接盘3与前端盖8之间增加焊料，并使焊料熔化即 可，二者与多孔管5之间的金属在高温下熔化，自动接合，而不需要增 加焊料。因此，过渡连接盘3、前端盖8与多孔管5三者之间通过一条焊 缝焊接。当然，过渡连接盘3、前端盖8与多孔管5三者之间并不仅限于 通过一条焊缝焊接，也可为两两相互焊接。

请继续参考附图7-13，其中，图7为本发明所提供催化消声器的第 二种实施方式的结构示意图；图8为图7中Ⅲ部分的局部放大图；图9 为图7的焊接流程图；图10为图9中焊接组件一的结构示意图；图11为 图9中焊接组件二的结构示意图；图12为图9中焊接组件三的结构示意 图；图13为图9中焊接组件四的结构示意图。

在催化消声器的另一种实施方式中，如图7所示，多孔管5的前端 位于壳体7内腔，过渡连接盘3的后端伸入壳体7内腔，多孔管5的前端 伸入过渡连接盘3内，且焊接于过渡连接盘3内壁。同时，前端盖8焊接 于过渡连接盘3位于壳体7外侧的外壁。

该实施方式中的催化消声器的焊接方法如图9所示，包括下述步 骤：

10)过渡连接盘3与多孔管5焊接。

11)前挡板4和后挡板6分别与壳体7焊接。

20)过渡连接盘3与前端盖8焊接。

30)前端盖8和多孔管5分别与壳体7和后挡板6焊接。

更具体地，上述焊接方法可包括下述步骤：

(一)将进气法兰1、进气直管2、过渡连接盘3与多孔管5依次焊 接，形成焊接组件一，如图10所示。

(二)将载体组件9分别于前挡板4和后挡板7焊接，形成焊接组 件二，如图11所示；

将焊接组件二压装入壳体7中，焊接组件二的前挡板4和后挡板6 分别与壳体7焊接，形成焊接组件三，如图12所示。

(三)将焊接组件一的过渡连接盘3与前端盖8焊接，形成焊接组 件四，如图13所示。

(四)将焊接组件四装入焊接组件三中，且焊接组件四的前端盖 8和多孔管5分别与焊接组件三的壳体7和后挡板6焊接。

按上述工艺流程焊接形成的催化消声器如图7所示，此时，由于 多孔管5前端位于壳体7内腔，而前端盖8位于壳体7外侧，因此，本实 施例中，多孔管5与过渡连接盘3的焊缝位于壳体7内腔，前端盖8与过 渡连接盘3的焊缝位于壳体7外侧，同样实现过渡连接盘3同时与多孔管 5和前端盖8焊接。

如图8所示，该催化消声器的过渡连接盘3分别与前端盖8和多孔 管5焊接，而多孔管5与后挡板6焊接，因此，该过渡连接盘3传递的交 变载荷由前端盖8、和后挡板6承受，极大地减小了前端盖8的变形，经 过FEA计算和样件疲劳试验，结果均满足设计要求，且前端盖8的疲劳 寿命大大提高。

同样，过渡连接盘3、多孔管5与前端盖8三者的焊接结构也不仅 限于此，也可为过渡连接盘3的后端伸入多孔管5内，且与多孔管5内壁 焊接，同时，前端盖8焊接于过渡连接盘3位于壳体7外侧的部分。

以上所述的各实施例中，组成催化消声器的各部件结构不变，只 需要根据实际生产情况选择不同的焊接工艺流程即可，因此，不需要 重新设计各部件的模具，大大节省模具的设计和制造费用。更重要的 是，仅需改变焊接流程及焊缝部位即可实现减小零部件变形，从而增 加催化消声器的疲劳寿命和机械耐久性。

本发明还提供一种SCR系统，包括相互连接的控制单元、尿素剂 量单元及催化消声器，其中，催化消声器为以上任一实施例所述的催 化消声器。由于上述催化消声器具有上述技术效果，包括该催化消声 器的SCR系统也具有相同的技术效果，此处不再赘述。

以上对本发明所提供的一种SCR系统及其催化消声器和催化消 声器的焊接方法均进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明 的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解 本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术 人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干 改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。