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CN116348195A - 排气后处理系统 - Google Patents

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CN116348195A
CN116348195A CN202180064965.5A CN202180064965A CN116348195A CN 116348195 A CN116348195 A CN 116348195A CN 202180064965 A CN202180064965 A CN 202180064965A CN 116348195 A CN116348195 A CN 116348195A
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CN
China
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catalyst member
housing
outlet
catalyst
exhaust gas
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Application number
CN202180064965.5A
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赖安·M·约翰逊
马修·K·沃尔默丁
雅各布·D·杰尼克
普兰贾尔·奈克
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Cummins Emission Solutions Inc
Original Assignee
Cummins Emission Solutions Inc
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Publication date
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Abstract

一种排气后处理系统,包括壳体组件、第一催化器构件和第二催化器构件。壳体组件包括上游壳体、分解壳体、分配壳体和催化器构件壳体。上游壳体以上游壳体轴线为中心。分解壳体联接到上游壳体,并且被配置为接收来自上游壳体的排气。分配壳体联接至分解壳体并且配置为接收来自分解壳体的排气。催化器构件壳体联接至分配壳体并且配置为接收来自分配壳体的排气。催化器构件壳体以平行于上游壳体轴线的催化器构件壳体轴线为中心。第一催化器构件在催化器构件壳体内延伸。

Description

排气后处理系统
相关专利申请的交叉引用
本申请要求2020年10月22日提交的美国临时专利申请第63/104,092号的权益,其全部公开内容通过引用并入本文。
技术领域
本公开总体上涉及一种用于内燃发动机的排气后处理系统。
背景
对于内燃发动机系统,可能希望还原由燃料燃烧产生的排气中某些成分的排放物。一种可以实现的还原排放物的方法是将排气平行地提供给两个催化器构件。然而,催化器构件的定位和其它空间要求限制可能会导致每个催化器构件内的排气的压力不相等。这种不相等的压力可能导致内燃发动机系统的性能不理想。
概述
在一个实施例中,排气后处理系统包括壳体组件、第一催化器构件和第二催化器构件。壳体组件包括上游壳体、分解壳体、分配壳体和催化器构件壳体。上游壳体以上游壳体轴线为中心。分解壳体联接到上游壳体,并且配置为接收来自上游壳体的排气。分配壳体联接至分解壳体并且配置为接收来自分解壳体的排气。催化器构件壳体联接至分配壳体并且配置为接收来自分配壳体的排气。催化器构件壳体以平行于上游壳体轴线的催化器构件壳体轴线为中心。第一催化器构件在催化器构件壳体内延伸,并且配置为接收、处理和输出第一部分排气。第二催化器构件在催化器构件壳体内延伸并且被配置为接收、处理和输出第二部分排气。
在另一实施例中,排气后处理系统包括壳体组件、第一催化器构件和第二催化器构件。壳体组件包括催化器构件壳体和分流器。催化器构件壳体配置为接收排气。分流器包括第一端盖和第二端盖。第一端盖具有界定第一总面积的多个第一孔。第二端盖具有界定不同于第一总面积的第二总面积的多个第二孔。第一催化器构件在催化器构件壳体内延伸,并且配置为接收、处理和输出第一部分排气。第二催化器构件在催化器构件壳体内延伸并且被配置为接收、处理和输出第二部分排气。第一端盖位于第一催化器构件的一部分上。第二端盖位于第二催化器构件的一部分上。
在又一实施例中,排气后处理系统包括壳体组件、第一催化器构件和第二催化器构件。壳体组件包括催化器构件壳体和分流器。催化器构件壳体以催化器构件壳体轴线为中心,并且被配置为接收排气。分流器包括多个第一孔和多个第二孔。第一孔界定第一总面积。第二孔界定不同于第一总面积的第二总面积。第一催化器构件在催化器构件壳体内延伸,并且配置为接收、处理和输出第一部分排气。第一催化器构件通过第一孔接收第一部分排气或通过第一孔输出第一部分排气。第一催化器构件包括第一催化器构件入口和第一催化器构件出口。第一催化器构件入口沿着催化器构件入口平面设置。催化器构件入口平面与催化器构件壳体轴线正交。第一催化器构件出口沿着第一催化器构件出口平面设置。第一催化器构件出口平面与催化器构件壳体轴线正交。第一催化器构件出口平面与催化器构件入口平面间隔第一催化器构件间隔长度。第二催化器构件在催化器构件壳体内延伸并且被配置为接收、处理和输出第二部分排气。第二催化器构件通过第二孔接收第二部分排气或通过第二孔输出第二部分排气。第二催化器构件包括第二催化器构件入口和第二催化器构件出口。第二催化器构件入口沿着催化器构件入口平面设置。第二催化器构件出口沿着第二催化器构件出口平面设置。第二催化器构件出口平面与催化器构件壳体轴线正交。第二催化器构件出口平面与催化器构件入口平面间隔第二催化器构件间隔长度,该第二催化器构件间隔长度等于第一催化器构件间隔长度的95%和第一催化器构件间隔长度的105%之间,包括第一催化器构件间隔长度的95%和第一催化器构件间隔长度的105%在内。
附图简述
本公开将从以下结合附图的详细描述得到更充分的理解,其中,除非另有指示,否则相似的附图标记指代相似的元件,其中:
图1是示例性排气后处理系统的示意图,排气后处理系统包括具有分配壳体的壳体组件;
图2是用于排气后处理系统的示例性壳体组件的透视图;
图3是图2所示的壳体组件的前视图;
图4是图2所示的壳体组件的后视图;
图5是图2所示的壳体组件的侧视图;
图6是图2所示的壳体组件的俯视图;
图7是沿图6中的平面A-A截取的图2中所示的壳体组件的横截面图;
图8是沿图6中的平面A-A截取的图2中所示的壳体组件的另一个横截面图;
图9是另一示例性壳体组件的透视图;
图10是沿平面B-B截取的图9所示的壳体组件的横截面图;
图11是又一示例性壳体组件的横截面图;
图12是又一示例性壳体组件的透视图;
图13是另一示例性排气后处理系统的示意图,该排气后处理系统包括具有分配壳体的壳体组件;
图14是用于排气后处理系统的示例性分配壳体的透视图;
图15是图14所示的细节A的视图;
图16是沿平面C-C截取的图14所示的分配壳体的横截面图;
图17是沿平面D-D截取的图14所示的分配壳体的横截面图;
图18是用于排气后处理系统的另一示例分配壳体的透视图;
图19是图18所示的细节B的视图;
图20是沿平面E-E截取的图18所示的分配壳体的横截面图;
图21是用于排气后处理系统的另一示例分配壳体的透视图;
图22是图21所示的细节C的视图;
图23是图21所示的细节D的视图;
图24是沿平面F-F截取的图21所示的分配壳体的横截面图;
图25是沿平面F-F截取的图21所示的分配壳体的横截面图;以及
图26是包括分配壳体的另一示例性排气后处理系统的示意图。
应当认识到,这些附图是用于说明目的示意性表示。提供附图的目的是为了说明一个或更多个实施方式,应明确理解附图不应用于限制权利要求的范围或含义。
详细说明
以下是与用于提供具有用于内燃发动机的排气后处理系统的分流器的壳体组件的方法、设备相关的各种构思和实施这些方法、设备的更详细的描述。上面介绍的和下面更详细讨论的各种构思可以以多种方式中的任何一种来实施,因为所描述的构思不限于任何特定的实现方式。提供具体实施方式和应用的示例主要是为了说明的目的。
I.综述
为了减少排放并优化内燃发动机的性能,可能期望改善排气后处理系统的性能。例如,增加通过排气后处理系统的流率可以提高排气后处理系统的性能,从而提高具有排气后处理系统的内燃发动机的性能。提高通过排气后处理系统的流率的一种方法是并入平行的催化器构件。然而,平行的催化器构件的使用经常导致内燃发动机上的背压增加。这种增加的背压会对内燃发动机的性能产生负面影响,并使内燃发动机不太令人满意。
排气后处理系统由空间要求界定。空间要求是排气后处理系统在安装(例如,在交通工具上等)时消耗的物理空间的量和排气后处理系统在安装时消耗的物理空间的位置(例如,相对于交通工具坐标系的坐标等)。在一些应用中,由于周围部件的位置、布线或管道要求或其它类似的约束,可供排气后处理系统使用的物理空间是有限的。因此,通常难以修改排气后处理系统,因为这样的修改通常会增加排气后处理系统的空间要求。当期望在排气后处理系统中使用各种部件,比如不同类型的配给模块时,这种修改可能是期望的。
本文描述的实施方式涉及具有包括分流器的壳体组件的排气后处理系统。分流器包括多个第一孔和多个第二孔。流出第一催化器构件的排气流经第一孔,而流出第二催化器构件的排气流经第二孔。通过构造分流器使得第一孔的总面积和第二孔的总面积具有目标比,可以平衡通过两个催化器构件的排气的流量,从而减轻具有排气后处理系统的内燃发动机上的背压。以这种方式,利用本文所述的排气后处理系统的内燃发动机比不能平衡流向两个催化器构件的排气的流量的其它系统更合意。此外,本文所述的排气后处理系统可布置成使得排气沿两个平行轴线流动。以这种方式,排气后处理的空间要求可以明显小于不利用这种布置的其它系统。
II.第一排气后处理系统的综述
图1描绘了用于处理由内燃发动机(例如柴油内燃发动机、汽油内燃发动机、混合内燃发动机、丙烷内燃发动机、双燃料内燃发动机等)产生的排气的排气后处理系统100(例如,处理系统等)。排气后处理系统100包括上游排气导管102(例如,管线、管子等)。上游排气导管102流体联接到上游部件(例如,集流管(header)、排气歧管等)并且配置为接收来自上游部件的排气。在一些实施例中,上游排气导管102联接到(例如,附接到、固定到、焊接到、紧固到、铆接到等)内燃发动机(例如,上游排气导管102联接到内燃发动机的出口等)。在其它实施例中,上游排气导管102与内燃发动机一体形成。
排气后处理系统100还包括壳体组件104。如本文更详细地解释的,壳体组件104被配置为在促进排气的处理的同时重定向排气(例如,从第一方向重定向到第二方向等)。在重定向排气时,壳体组件104可用作折返式路线(例如,将排气从第一方向重定向到与第一方向相反的第二方向,将排气从第一方向重定向到与第一方向相反且平行于第一方向的第二方向,等等)。
壳体组件104包括进气主体106(例如,室等)。进气主体106流体联接到上游排气导管102并且配置为接收来自上游排气导管102的排气。进气主体106可配置为将排气从第一方向(例如,沿着上游排气导管102的中心轴线延伸的第一方向等)重定向到第二方向(例如,与第一方向正交的第二方向等)。
壳体组件104还包括上游壳体108(例如,室、主体等)。上游壳体108流体联接至进气主体106,并配置为接收来自进气主体106的排气。在各种实施例中,上游壳体108联接到进气主体106。例如,上游壳体108可以被紧固(例如,使用带(band)、使用螺栓等)、焊接、铆接或以其它方式附接到进气主体106。在其它实施例中,上游壳体108与进气主体106一体形成(例如,与进气主体106整体形成,与进气主体106形成为一件式构造,与进气主体106不可分离,等等)。
在各种实施例中,如图1所示,上游壳体108以上游壳体轴线λ为中心。换言之,上游壳体108的横截面的中心点沿着上游壳体108的长度设置在上游壳体轴线λ上。排气可沿与上游壳体轴线λ平行或重合的方向通过上游壳体108提供(例如输出等)。
在一些实施例中,壳体组件104包括加热器(例如,电加热器、电阻加热器、流体热交换器等),该加热器被配置为加热进气主体106和/或上游壳体108内的排气。例如,壳体组件104可包括加热器,该加热器在进气主体106内延伸并且被配置为加热进气主体106内的排气。通过加热排气,可以提高催化器构件合意地进行催化反应的能力。此外,对排气加热可促进排气后处理系统100的各种部件的再生(例如,颗粒的烧除等)。
排气后处理系统100还包括氧化催化器110(例如,柴油氧化催化器(dieseloxidation catalyst,DOC)等)。氧化催化器110的至少一部分定位在上游壳体108内(例如,包含在上游壳体108内、容纳在上游壳体108内、位于上游壳体108内等)。在各种实施例中,氧化催化器110位于上游壳体108和进气主体106内。在其它实施例中,氧化催化器110位于上游壳体108内,而不位于进气主体106内。在其它实施例中,氧化催化器110位于进气主体106内,而不位于上游壳体108内。
排气由进气主体106提供给氧化催化器110。氧化催化器110可配置为氧化排气中的碳氢化合物和/或一氧化碳。以这种方式,氧化催化器110可以在排气被提供给排气后处理系统100的下游部件之前从排气中除去碳氢化合物和/或一氧化碳。氧化催化器110可位于进气主体106和/或上游壳体108内(例如,使用垫圈、使用间隔件、使用密封件等),使得基本上防止排气在氧化催化器和进气主体106之间和/或在氧化催化器110和上游壳体108之间的流动(例如,进气主体106所接收的排气流的不到1%在氧化催化器110和进气主体106之间流动,进气主体106所接收的排气流的不到1%在氧化催化器110和上游壳体108之间流动,等等)。
在一些实施例中,氧化催化器110以上游壳体轴线λ为中心。例如,在氧化催化器110的直径近似(例如在5%以内等)等于上游壳体108的直径的情况下,氧化催化器110的横截面的中心点可以沿着氧化催化器110的长度设置在上游壳体轴线λ上。排气可以沿与上游壳体轴线λ平行或重合的方向通过氧化催化器110提供。
排气后处理系统100还包括排气过滤装置112(例如,柴油微粒过滤器(dieselparticulate filter,DPF)等)。排气过滤装置112在氧化催化器110下游位于上游壳体108内。排气由氧化催化器110提供到上游壳体108中(例如,在氧化催化器110、上游壳体108和排气过滤装置112等之间)并且随后提供到排气过滤装置112中(例如,在排气中的碳氢化合物已经被氧化催化器110氧化之后,在排气中的一氧化碳已经被氧化催化器110氧化之后,等等)。排气过滤装置112可以在排气被提供给排气后处理系统100的下游部件之前从排气中去除微粒(例如,烟灰等)。排气过滤装置112可以定位在上游壳体108内(例如,使用垫圈、使用间隔件、使用密封件等),使得基本上防止了排气在排气过滤装置112和上游壳体108之间流动(例如,进气主体106所接收的排气流的不到1%在排气过滤装置112和上游壳体108之间流动,等等)。
在一些实施例中,排气过滤装置112以上游壳体轴线λ为中心。例如,在排气过滤装置112的直径近似等于上游壳体108的直径的情况下,排气过滤装置112的横截面的中心点可以沿着排气过滤装置112的长度设置在上游壳体轴线λ上。可以在与上游壳体轴线λ平行或重合的方向上通过排气过滤装置112提供排气。
壳体组件104还包括分解壳体114(例如,分解反应器、分解室、反应器管子(reactor pipe)、分解管材、反应器管材(reactor tube)等)。分解壳体114流体联接至上游壳体108,并配置为接收来自上游壳体108的排气。在各种实施例中,分解壳体114联接到上游壳体108。例如,分解壳体114可以被紧固(例如,使用带、使用螺栓等)、焊接、铆接或以其它方式附接到上游壳体108。在其它实施例中,分解壳体114与上游壳体108一体形成。
在各种实施例中,如图2和图5至图8所示,分解壳体114以上游壳体轴线λ为中心。例如,在分解壳体114的直径近似等于上游壳体108的直径的情况下,分解壳体114的横截面的中心点可以沿着分解壳体114的长度设置在上游壳体轴线λ上。排气可沿与上游壳体轴线λ平行或重合的方向通过分解壳体114提供。在其它实施例中,如图12所示,分解壳体114不以上游壳体轴线λ为中心。
分解壳体114位于排气过滤装置112的下游,并接收来自排气过滤装置112的排气(例如,在微粒已经通过排气过滤装置112从排气中去除之后,等等)。如本文更详细地解释的,分解壳体114被配置为为便于将还原剂(例如,柴油机尾气处理液(diesel exhaustfluid,DEF)、
Figure BDA0004139279180000081
尿素-水溶液(UWS)、尿素水溶液(例如,AUS32等))引入排气中,以促进排气中不期望成分(例如,氮氧化物(NOx)等)的排放物的还原。
排气后处理系统100还包括还原剂输送系统116。如本文更详细解释的,还原剂输送系统116被配置为便于将还原剂引入排气中。还原剂输送系统116包括配给模块118(例如,配给器等)。配给模块118被配置为便于还原剂穿过分解壳体114并进入分解壳体114。如本文更详细解释的,配给模块118被配置为接收还原剂,并且在一些实施例中,配给模块118被配置为接收空气和还原剂,并且将还原剂和/或空气-还原剂混合物提供到分解壳体114中以促进排气的处理。配给模块118可以包括隔绝体(insulator),隔绝体介于配给模块118的一部分和分解壳体114的安装有配给模块118的部分之间。在各种实施例中,配给模块118联接到分解壳体114。
还原剂输送系统116还包括还原剂源120(例如,还原剂罐等)。还原剂源120被配置为容纳还原剂。还原剂源120流体联接到配给模块118并被配置为向配给模块118提供还原剂。还原剂源120可包括多个还原剂源120(例如,串联或并联连接的多个罐等)。还原剂源120可以是例如容纳
Figure BDA0004139279180000091
的柴油机尾气处理液罐。
还原剂输送系统116还包括还原剂泵122(例如,供应单元等)。还原剂泵122流体联接到还原剂源120和配给模块118,并配置为从还原剂源120接收还原剂并将还原剂提供给配给模块118。还原剂泵122用于对来自还原剂源120的还原剂加压,以输送到配给模块118。在一些实施例中,还原剂泵122是压力控制的。在一些实施例中,还原剂泵122联接到与排气后处理系统100相关联的交通工具底盘。
在一些实施例中,还原剂输送系统116还包括还原剂过滤器124。还原剂过滤器124流体联接到还原剂源120和还原剂泵122,并且配置为从还原剂源120接收还原剂并将还原剂提供给还原剂泵122。还原剂过滤器124在还原剂被提供到还原剂泵122的内部部件之前过滤还原剂。例如,还原剂过滤器124可以抑制或防止固体传输到还原剂泵122的内部部件。以这种方式,还原剂过滤器124可以促进还原剂泵122的延长的期望操作。
配给模块118包括至少一个喷射器126(例如,引入装置等)。喷射器126流体联接到还原剂泵122,并配置为从还原剂泵122接收还原剂。喷射器126被配置为将由配给模块118接收的还原剂配给(例如,喷射、引入等)到分解壳体114内的排气中。
在一些实施例中,还原剂输送系统116还包括空气泵128和空气源130(例如,进气口等)。空气泵128流体联接到空气源130,并被配置为接收来自空气源130的空气。空气泵128流体联接到配给模块118,并被配置为向配给模块118提供空气。配给模块118被配置为将空气和还原剂混合成空气-还原剂混合物,并将空气-还原剂混合物提供给喷射器126(例如,用于配给到分解壳体114内的排气中,等等)。喷射器126流体联接到空气泵128,并被配置为接收来自空气泵128的空气。喷射器126被配置为将空气-还原剂混合物配给到分解壳体114内的排气中。在这些实施例中的一些实施例中,还原剂输送系统116还包括空气过滤器132。空气过滤器132流体联接到空气源130和空气泵128,并且被配置为接收来自空气源130的空气并将空气提供给空气泵128。空气过滤器132被配置为在空气被提供给空气泵128之前过滤空气。在其它实施例中,还原剂输送系统116不包括空气泵128和/或还原剂输送系统116不包括空气源130。在这样的实施例中,配给模块118不被配置为将还原剂与空气混合。
在各种实施例中,配给模块118被配置为接收空气和还原剂,并将空气-还原剂混合物配给到分解壳体114中。在各种实施例中,配给模块118被配置为接收还原剂(并且不接收空气),并且将还原剂配给到分解壳体114中。在各种实施例中,配给模块118被配置为接收还原剂,并将还原剂配给到分解壳体114中。在各种实施例中,配给模块118被配置为接收空气和还原剂,并将空气-还原剂混合物配给到分解壳体114中。
排气后处理系统100还包括控制器134(例如,控制电路、驱动器等)。配给模块118、还原剂泵122和空气泵128也电联接或通信联接到控制器134。控制器134被配置为控制配给模块118将还原剂和/或空气-还原剂混合物配给到分解壳体114中。控制器134还可配置成控制还原剂泵122和/或空气泵128,以便控制被配给到分解壳体114中的还原剂和/或空气-还原剂混合物。
控制器134包括处理电路136。处理电路136包括处理器138和存储器140。处理器138可以包括微处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)等或其组合。存储器140可以包括但不限于能够向处理器、ASIC、FPGA等提供程序指令的电子、光学、磁性或任何其它存储或传输装置。该存储器140可包括存储器芯片、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、闪存或控制器134可从中读取指令的任何其它合适的存储器。指令可以包括来自任何合适编程语言的代码。存储器140可以包括各种模块,这些模块包括被配置为由处理器138实现的指令。
在各种实施例中,控制器134被配置为配置为与具有排气后处理系统100的内燃发动机的中心控制器142(例如,发动机控制单元(ECU)、发动机控制模块(ECM)等)通信。在一些实施例中,中心控制器142和控制器134集成到单个控制器中。
在一些实施例中,中心控制器142可与显示装置(例如,屏幕、监视器、触摸屏、平视显示器(HUD)、指示灯等)通信。显示装置可以被配置成响应于从中心控制器142接收信息而改变状态。例如,显示装置可以被配置为基于来自中心控制器142的通信在静态状态和报警状态之间改变。通过改变状态,显示装置可以向用户提供还原剂输送系统116的状态的指示。
在各种实施例中,排气后处理系统100还包括混合器144(例如,涡流发生装置、叶片板等)。混合器144的至少一部分位于分解壳体114内。混合器144被配置为接收来自排气过滤装置112的排气(例如,在排气过滤装置112已经将微粒从排气中去除之后,等等)。混合器144还被配置为从喷射器126获得还原剂和/或空气-还原剂混合物。混合器144被配置为便于排气涡旋(例如,翻滚、旋转等)且便于排气与还原剂或空气-还原剂混合物的混合(例如,组合等),以便将还原剂分散在混合器144下游的排气内。通过使用混合器144将还原剂分散在排气内(例如,以获得增加的均匀性指数等),减少了排气中的不良成分的排放。
壳体组件104还包括分配壳体146(例如,压力调节器、流动增压室、流动平衡器、流动平衡系统等)。分配壳体146流体联接到分解壳体114,并且配置为接收来自分解壳体114的排气(例如,在还原剂已经被喷射器126提供到排气中并且还原剂和排气已经被混合器144混合之后,等等)。在各种实施例中,分配壳体146联接到分解壳体114。例如,分配壳体146可以被紧固、焊接、铆接或以其它方式附接到分解壳体114。在其它实施例中,分配壳体146与分解壳体114一体形成。
壳体组件104还包括催化器构件壳体148(例如主体等)。催化器构件壳体148流体联接至分配壳体146,并配置为接收来自分配壳体146的排气。在各种实施例中,催化器构件壳体148联接到分配壳体146。例如,催化器构件壳体148可以被紧固、焊接、铆接或以其它方式附接到分配壳体146。在其它实施例中,催化器构件壳体148与分配壳体146一体形成。催化器构件壳体148位于分配壳体146的下游,并接收来自分配壳体146的排气。
在各种实施例中,如图1所示,催化器构件壳体148以催化器构件壳体轴线ρ为中心。换言之,催化器构件壳体148的横截面的中心点沿着催化器构件壳体148的长度设置在催化器构件壳体轴线ρ上。排气可沿平行于或重合于催化器构件壳体轴线ρ的方向穿过催化器构件壳体148提供。
在各种实施例中,催化器构件壳体轴线ρ近似平行于上游壳体轴线λ(例如,当在催化器构件壳体轴线ρ和上游壳体轴线λ都沿着其延伸的平面上测量时,等等)。在这些实施例中,催化器构件壳体轴线ρ与上游壳体轴线λ分隔开。分配壳体146的功能是将排气重定向大约180°(例如,从沿着上游壳体轴线λ的第一方向到沿着催化器构件壳体轴线ρ的第二方向,该第二方向与第一方向相隔大约180°,等等)。作为这种布置的结果,壳体组件104沿上游壳体轴线λ的长度和/或壳体组件104沿催化器构件壳体轴线ρ的长度明显短于例如催化器构件壳体轴线ρ未与上游壳体轴线λ分隔开、催化器构件壳体轴线ρ未近似平行于上游壳体轴线λ和/或分配壳体146未起到使排气重定向大约180°的作用的情况。通过减小壳体组件104的长度,可以减小壳体组件104的空间要求。作为具有减小的空间要求的结果,壳体组件104能够用于其它后处理系统本不兼容的各种应用中(例如,由于这些其它后处理系统具有过多的空间要求等)。
排气后处理系统100还包括第一催化器构件150(例如,第一选择性催化还原(SCR)催化器构件等)。第一催化器构件150被配置为接收、处理和输出由分配壳体146输出的第一部分排气。第一催化器构件150的至少一部分位于催化器构件壳体148内。由分配壳体146接收的第一部分排气由分配壳体146提供给第一催化器构件150(例如,经由催化器构件壳体148等)。如本文更详细地解释的,第一催化器构件150配置为使用还原剂(例如,经由催化反应等)引起排气组分的分解。具体地,由喷射器126提供到排气中的还原剂在分配壳体146、催化器构件壳体148、第一催化器构件150和/或壳体组件104内经历蒸发、热解和水解过程以形成非NOx排放物。第一催化器构件150被配置为通过加速还原剂与排气的NOx之间的转化为双原子氮、水和/或二氧化碳的NOx还原过程来有助于NOx排放物的还原。
在各种实施例中,如图1所示,第一催化器构件150以第一催化器构件轴线J1为中心。换言之,第一催化器构件150的横截面的中心点沿着第一催化器构件150的长度设置在第一催化器构件轴线J1上。排气可沿与第一催化器构件轴线J1平行或重合的方向穿过第一催化器构件150提供。在各种实施例中,第一催化器构件轴线J1近似平行于上游壳体轴线λ(例如,当在第一催化器构件轴线J1和上游壳体轴线λ均沿其延伸的平面上测量时等)。在这些实施例中,第一催化器构件轴线J1与上游壳体轴线λ分隔开。
第一催化器构件150还包括第一催化剂材料151(例如,催化剂金属等)。第一催化剂材料151可以包括例如铂、铑、钯或其它类似材料。第一催化剂材料151配置成通过加速还原剂与排气的NOx之间的转化为双原子氮、水和/或二氧化碳的NOx还原过程来有助于NOx排放物的还原。在一些实施例中,第一催化剂材料151是陶瓷催化剂材料。在一些实施例中,第一催化剂材料151是挤压的催化剂材料。
排气后处理系统100还包括第二催化器构件152(例如,第二SCR催化器构件等)。第二催化器构件152被配置为接收、处理和输出由分配壳体146输出的第二部分排气。第二催化器构件152的至少一部分位于催化器构件壳体148内。由分配壳体146接收的第二部分排气由分配壳体146提供给第二催化器构件152(例如,经由催化器构件壳体148等)。第二催化器构件152与由第一催化器构件150接收的第一部分排气分离地接收第二部分排气。如本文更详细地解释的,第二催化器构件152被配置为使用还原剂(例如,经由催化反应等)引起排气组分的分解。具体地,由喷射器126提供到排气中的还原剂在分配壳体146、催化器构件壳体148、第二催化器构件152和/或壳体组件104内经历蒸发、热解和水解过程以形成非NOx排放物。第二催化器构件152配置为通过加速还原剂与排气的NOx之间的转化为双原子氮、水和/或二氧化碳的NOx还原过程来有助于NOx排放物的还原。
在各种实施例中,如图1所示,第二催化器构件152以第二催化器构件轴线J2为中心。换言之,第二催化器构件152的横截面的中心点沿着第二催化器构件152的长度设置在第二催化器构件轴线J2上。排气可沿与第二催化器构件轴线J2平行或重合的方向穿过第二催化器构件152提供。在各种实施例中,第二催化器构件轴线J2近似平行于上游壳体轴线λ(例如,当在第二催化器构件轴线J2和上游壳体轴线λ均沿其延伸的平面上测量时等)。在这些实施例中,第二催化器构件轴线J2与上游壳体轴线λ分隔开。
第二催化器构件152还包括第二催化剂材料153(例如,催化剂金属等)。第二催化剂材料153可以包括例如铂、铑、钯或其它类似材料。第二催化剂材料152被配置成通过加速还原剂与排气的NOx之间的转化为双原子氮、水和/或二氧化碳的NOx还原过程来有助于NOx排放物的还原。在一些实施例中,第二催化剂材料153是陶瓷催化剂材料。在一些实施例中,第二催化剂材料153是挤压的催化剂材料。
第一部分排气被导引穿过第一催化器构件150,与被导引穿过第二催化器构件152的第二部分排气平行。通过使穿过第一催化器构件150的第一部分排气和穿过第二催化器构件152的第二部分排气平行地导引,排气中不期望成分的排放物的还原是更合意的。例如,当与不包括两个催化器并且不使排气平行地穿过两个催化器导引的其它后处理系统相比时,使排气平行地导引穿过第一催化器构件150和第二催化器构件152可提供排气后处理系统100处理排气的增加的能力和/或排气后处理系统100处理排气的增加的效率。
壳体组件104还包括出口壳体154(例如,主体等)。出口壳体154流体联接至催化器构件壳体148,并配置为接收来自催化器构件壳体148、第一催化器构件150和/或第二催化器构件152的排气。在各种实施例中,出口壳体154联接到催化器构件壳体148。例如,出口壳体154可以被紧固、焊接、铆接或以其它方式附接到催化器构件壳体148。在其它实施例中,出口壳体154与催化器构件壳体148一体形成。
出口壳体154位于催化器构件壳体148的下游,并接收流过第一催化器构件150后的第一部分排气和流过第二催化器构件152后的第二部分排气。在一些实施例中,第一催化器构件150的至少一部分位于出口壳体154内和/或第二催化器构件152的至少一部分位于出口壳体154内。
在各种实施例中,壳体组件104还包括分流器156(例如,流分离器、流隔板等)。分流器156被配置为平衡(例如,均衡、均匀分流等)由第一催化器构件150提供给出口壳体154的第一部分排气和由第二催化器构件152提供给出口壳体154的第二部分排气。例如,当第一部分的第一参数(例如,流率、质量流率、体积流率、速度、压力等)近似等于第二参数(例如,流率、质量流率、体积流率、速度、压力等)时,第一部分可以与第二部分平衡。通过使第一部分和第二部分平衡,排气中不期望成分的排放物的还原是更合意的。例如,平衡第一部分和第二部分可以降低排气后处理系统100的背压,从而改善具有排气后处理系统100的内燃发动机的效率和/或输出。
在一些实施例中,分流器156位于第一催化器构件150和/或第二催化器构件152的上游。例如,分流器156可以位于分配壳体146内。在该实施例中,分流器156可以在平衡第一部分和第二部分之后,将提供给第一催化器构件150的第一部分排气与提供给第二催化器构件152的第二部分排气分离开。在另一实施例中,分流器156的一部分可以联接到第一催化器构件150的入口,分流器156的另一部分可以联接到第二催化器构件152的入口。
在一些实施例中,分流器156位于第一催化器构件150和/或第二催化器构件152的下游。例如,分流器156的一部分可以联接到第一催化器构件150的出口,分流器156的另一部分可以联接到第二催化器构件152的出口。
排气后处理系统100还包括下游排气导管158(例如,管线、管子等)。下游排气导管158流体联接到出口壳体154,并配置为接收来自出口壳体154的排气。在一些实施例中,下游排气导管158联接到出口壳体154。在其它实施例中,下游排气导管158与出口壳体154一体形成。
第一催化器构件150包括第一催化器构件入口159。第二催化器构件152包括第二催化器构件入口160。第一催化器构件入口159和第二催化器构件入口160位于第一部分排气(例如,由第一催化器构件150等接收、处理和输出)和第二部分排气(例如,由第二催化器构件152等接收、处理和输出)分离的地方。第一催化器构件入口159和第二催化器构件入口160沿着催化器构件入口平面161设置。
第一催化器构件150还包括第一催化器构件出口162。第一催化器构件出口162位于沿着第一催化器构件轴线J1的平均位置(average location)处,在该位置,第一部分从第一催化剂材料151(例如,在分流器156在第一催化剂材料151的上游的情况中,等)或分流器156(例如,在分流器156在第一催化剂材料151的下游的情况中,等)输出。第一催化器构件出口162沿着第一催化器构件出口平面163设置。第一催化器构件出口平面163与第一催化器构件轴线J1正交。
第一催化器构件150还由从催化器构件入口平面161到第一催化器构件出口平面163的第一催化器构件间隔长度L1界定。通过使第一催化器构件间隔长度L1最小化,可以减小壳体组件104沿着第一催化器构件轴线J1的长度。结果是,可以减少壳体组件104的空间要求,从而使壳体组件104更合意。
第二催化器构件152还包括第二催化器构件出口164。第二催化器构件出口164位于沿着第二催化器构件轴线J2的平均位置处,在该位置,第二部分从第二催化剂材料153(例如,在分流器156在第二催化剂材料153的上游的情况中,等)或分流器156(例如,在分流器156在第二催化剂材料153的下游的情况中,等)输出。第二催化器构件出口164沿着第二催化器构件出口平面165设置。第二催化器构件出口平面165与第二催化器构件轴线J2正交。
第二催化器构件152还由从催化器构件入口平面161到第二催化器构件出口平面165的第二催化器构件间隔长度L2界定。通过使第二催化器构件间隔长度L2最小化,可以减小壳体组件104沿着第二催化器构件轴线J2的长度。结果是,可以减少壳体组件104的空间要求,从而使壳体组件104更合意。
与对于第一催化器构件150和第二催化器构件152来说都是同一个催化器构件入口平面的催化器构件入口平面161相比,第一催化器构件出口平面163专用于第一催化器构件150,并且第二催化器构件出口平面165专用于第二催化器构件152。结果是,第一催化器构件间隔长度L1和第二催化器构件间隔长度L2可以不同。
通过使第一催化器构件间隔长度L1和第二催化器构件间隔长度L2之间的差最小化并且使第一催化器构件间隔长度L1和第二催化器构件间隔长度L2两者最小化,使壳体组件104的空间要求最小化。壳体组件104的合意性可以随着壳体组件104的空间要求的减少而增加(例如,由于壳体组件104在更大量的应用中被利用的能力等)。分流器156起到最小化背压的作用,否则背压会随着第一催化器构件间隔长度L1和第二催化器构件间隔长度L2之间的差减少而增加。在没有分流器的系统中,通过平行的催化器的排气流不能够被平衡,并且催化器必须不同地定位,以便减轻过多的背压。通过使用分流器156来平衡从第一催化器构件150排出的排气流与从第二催化器构件152排出的排气流,第一催化器构件间隔长度L1可以与第二催化器构件间隔长度L2相同而不提供过多的背压。
虽然是在与柴油内燃发动机一起使用的背景下示出和描述了排气后处理系统100,但是应当理解,排气后处理系统100可以与其它内燃发动机一起使用,比如汽油内燃发动机、混合内燃发动机、丙烷内燃发动机、双燃料内燃发动机和其它类似的内燃发动机。
III.用于第一排气后处理系统的示例性壳体组件
图2至图12图示了根据各种实施例的壳体组件104。进气主体106包括进气主体入口200(例如,配件、连接器等)。进气主体入口200联接到上游排气导管102或与上游排气导管102一体形成。例如,上游排气导管102可以插入进气主体入口200中,并且进气主体入口200可以使用夹具(例如,带夹(band clamp)等)联接到上游排气导管102。
在各种实施例中,诸如图8所示的,进气主体入口200以进气主体入口中心轴线μ为中心。换言之,进气主体入口200的横截面的中心点沿着进气主体入口200的长度设置在进气主体入口中心轴线μ上。排气可沿平行于或重合于进气主体入口中心轴线μ的方向穿过进气主体入口200提供。
在各种实施例中,进气主体入口中心轴线μ与上游壳体轴线λ近似正交(例如,当在进气主体入口中心轴线μ和上游壳体轴线λ都沿着其延伸的平面上测量时,等等)。进气主体入口200的这种布置可有助于进一步减小壳体组件104沿上游壳体轴线λ的长度和/或壳体组件104沿催化器构件壳体轴线ρ的长度。这可进一步减少壳体组件104的空间要求。在一些实施例中,进气主体入口中心轴线μ与上游壳体轴线λ重合。
排气后处理系统100还包括穿孔面板202(例如,板等)。穿孔面板202位于进气主体106内。穿孔面板202包括多个穿孔面板穿孔204(例如,开口、孔口、孔等)。由进气主体106提供给氧化催化器110的排气的至少一部分在被提供给氧化催化器110之前经由穿孔面板穿孔204流过穿孔面板202。穿孔面板202被配置为便于将排气从沿进气主体入口中心轴线μ的流动重定向为沿上游壳体轴线λ的流动。
排气后处理系统100还包括矫直器206(例如,流矫直器、孔板等)。矫直器206位于进气主体106内。矫直器206包括多个矫直器穿孔208(例如,开口、孔口、孔等)。由进气主体106提供给氧化催化器110的排气的至少一部分在被提供给氧化催化器110之前经由矫直器穿孔208流过矫直器206。矫直器206被配置为在排气被提供给氧化催化器110之前促进排气的矫直。由于由矫直器206促进的矫直,减少了流入氧化催化器110的排气的湍流,并且降低了排气后处理系统100的背压,从而使排气后处理系统100更合意。
排气后处理系统100还包括入口带夹210(例如,带条、软管夹等)。入口带夹210被配置为便于进气主体106和上游壳体108的联接。例如,入口带夹210可与进气主体106的第一凸缘和上游壳体108的第二凸缘重叠,并被紧固以使进气主体106和上游壳体108联接。
通过使用入口带夹210,可以简化壳体组件104的组装和/或维修。例如,穿孔面板202和/或矫直器206可以在进气主体106和上游壳体108联接之前插入进气主体106内。这可以简化进气主体106的组装,从而使排气后处理系统100更合意。在另一个示例中,当入口带夹210被移除并且进气主体106与上游壳体108分离时,氧化催化器110和排气过滤装置112可以从上游壳体108移除,而不将上游壳体108与分解壳体114分离或将分解壳体114与出口壳体154分离。这可以简化氧化催化器110和/或排气过滤装置112的移除,从而使得排气后处理系统100更合意。
排气后处理系统100还包括分解壳体带夹212(例如,带条、软管夹等)。分解壳体带夹212被配置为便于上游壳体108和分解壳体114的联接。例如,分解壳体带夹212可以使上游壳体108的第一凸缘和分解壳体114的第二凸缘重叠,并被收紧以使上游壳体108和分解壳体114联接。
通过使用分解壳体带夹212,可简化壳体组件104的组装和/或维修。例如,混合器144可以在分解壳体114和上游壳体108联接之前插入分解壳体114内。这可简化分解壳体114的组装,从而使排气后处理系统100更合意。在另一示例中,当分解壳体带夹212被移除并且上游壳体108与分解壳体114分离时,氧化催化器110和排气过滤装置112可以插入到上游壳体108中,而不使上游壳体108与进气主体106分离。这可以简化氧化催化器110和/或排气过滤装置112的安装,从而使排气后处理系统100更合意。
混合器144包括混合器壳体214(例如,外壳、主体等)。排气经由混合器壳体214流过混合器144。混合器壳体214包括混合器壳体开口215(例如,孔、孔口等)。混合器壳体开口215接收来自喷射器126的还原剂或空气-还原剂混合物。混合器144可例如包括流动引导件(例如,锥形件等),该流动引导件从混合器壳体214延伸至分解壳体114并围绕注射器126和混合器壳体开口215延伸。流动引导件可有助于将还原剂或空气还原剂混合物从喷射器126经由混合器壳体开口215提供到混合器壳体214中。流动引导件可包括用于接收排气的穿孔,这可有助于将还原剂或空气-还原剂混合物推进到混合器壳体214中。
混合器144还包括第一混合器凸缘216(例如,肋部、环等)。第一混合器凸缘216将混合器144支撑(例如,悬挂等)在分解壳体114内。第一混合器凸缘216设置在喷射器126的上游。在各种实施例中,第一混合器凸缘216联接到混合器壳体214并且联接到分解壳体114。在一些实施例中,第一混合器凸缘216与混合器壳体214一体地形成(例如,并且联接到分解壳体114,并且与分解壳体114一体地形成)。在一些实施例中,第一混合器凸缘216与分解壳体114一体地形成(例如,并且联接到混合器壳体214,并且与混合器壳体214一体地形成)。
在各种实施例中,第一混合器凸缘216包括至少一个混合器凸缘孔218(例如,孔口、开口、窗口等)。混合器凸缘孔218有助于排气流过第一混合器凸缘216。这样,排气可以在混合器壳体214和分解壳体114之间流动。该排气可加热混合器壳体214,从而减轻混合器壳体214上的沉积物(例如,还原剂沉积物、固化的还原剂等)的形成。此外,该排气可帮助将还原剂经由混合器壳体开口215推进到混合器壳体214中。
混合器144还包括上游混合板220(例如,叶片板、挡板等)。上游混合板220位于混合器壳体开口215的上游。上游混合板220包括多个上游混合板叶片222(例如,挡板、引导件等),该多个上游混合板叶片222(例如,挡板、引导件等)从上游混合板220的上游混合板毂224(例如,基座等)延伸。相邻对的上游混合板叶片222界定上游混合板孔226(例如,孔口、开口等)。排气经由上游混合板孔226流过上游混合板220。上游混合板叶片222相对于上游混合板毂224成角度,这导致当排气流过上游混合板220时使排气涡旋。该涡旋增强了在上游混合板220下游的还原剂或空气-还原剂混合物的混合。
混合器144还包括下游混合板228(例如,叶片板、挡板等)。下游混合板228位于混合器壳体开口215的下游。下游混合板228包括多个下游混合板叶片230(例如,挡板、引导件等),该多个下游混合板叶片230(例如,挡板、引导件等)从下游混合板228的下游混合板毂232(例如,基座等)延伸。相邻对的下游混合板叶片230界定下游混合板孔234(例如,孔口、开口等)。排气经由下游混合板孔234流过下游混合板228。下游混合板叶片230相对于下游混合板毂232成角度,这导致当排气流过下游混合板228时使排气涡旋。这种涡旋增强了下游混合板228下游的还原剂或空气-还原剂混合物的混合。
混合器144还包括第二混合器凸缘236(例如,肋部、环等)。第二混合器凸缘236将混合器144支撑(例如,悬挂等)在分解壳体114内。第二混合器凸缘236设置在喷射器126的下游。在各种实施例中,第二混合器凸缘236联接到混合器壳体214并且联接到分解壳体114。在一些实施例中,第二混合器凸缘236与混合器壳体214一体地形成(例如,并且联接到分解壳体114,并且与分解壳体114一体地形成)。在一些实施例中,第二混合器凸缘236与分解壳体114一体地形成(例如,并且联接到混合器壳体214,并且与混合器壳体214一体地形成)。
混合器144还包括第三混合器凸缘238(例如,肋部、环等)。第三混合器凸缘238将混合器144支撑(例如,悬挂等)在分解壳体114内。第三混合器凸缘238设置在第二混合器凸缘236的下游。在各种实施例中,第三混合器凸缘238联接到混合器壳体214并且联接到分解壳体114。在一些实施例中,第三混合器凸缘238与混合器壳体214一体地形成(例如,并且联接到分解壳体114,并且与分解壳体114一体地形成)。在一些实施例中,第三混合器凸缘238与分解壳体114一体地形成(例如,并且联接到混合器壳体214,并且与混合器壳体214一体地形成)。
出口壳体154包括入口联接器240(例如,间隔件等)。入口联接器240联接到分解壳体114。在各种实施例中,排气后处理系统100还包括分配壳体带夹242(例如,带条、软管夹等)。分配壳体带夹242被配置为便于分解壳体114和分配壳体146的联接。例如,分配壳体带夹242可以使分解壳体114的第一凸缘和入口联接器240重叠,并被收紧以使分解壳体114和入口联接器240联接。
通过使用分配壳体带夹242,可以简化壳体组件104的组装和/或维修。例如,混合器144可以在分解壳体114和入口联接器240联接之前插入分解壳体114内。这可简化分解壳体114的组装,从而使排气后处理系统100更合意。
出口壳体154还包括分配壳体凸缘主体244(例如,凸缘构件等)。如本文更详细解释的,分配壳体凸缘主体244便于出口壳体154与分解壳体114和催化器构件壳体148的联接。
分配壳体凸缘主体244包括入口凸缘246(例如,环、环形凸缘、肋部、壁等)。出口壳体154通过入口凸缘246接收来自分解壳体114的排气。在各种实施例中,入口凸缘246联接到入口联接器240。例如,入口凸缘246可以被紧固、焊接、铆接或以其它方式附接到入口联接器240。在其它实施例中,入口凸缘246与入口联接器240一体形成。
分配壳体凸缘主体244还包括外壳248(例如,壁、帽等)。在排气经由入口凸缘246流入出口壳体154之后,外壳248起到将排气引向催化器构件壳体148的作用。在各种实施例中,外壳248联接到入口凸缘246。例如,外壳248可以被紧固、焊接、铆接或以其它方式附接到入口凸缘246。在其它实施例中,外壳248与入口凸缘246一体形成。
分配壳体凸缘主体244还包括出口凸缘250(例如,环、肋部、壁等)。如本文更详细解释的,出口凸缘250有助于出口壳体154与催化器构件壳体148的联接。在各种实施例中,出口凸缘250联接到外壳248。例如,出口凸缘250可以被紧固、焊接、铆接或以其它方式附接到外壳248。在其它实施例中,出口凸缘250与外壳248一体形成。
分配壳体凸缘主体244还包括连结壁252(例如,凸缘、肋部等)。连结壁252有助于将分解壳体114与催化器构件壳体148分隔开。在各种实施例中,连结壁252联接到入口凸缘246和/或出口凸缘250。例如,连结壁252可以被紧固、焊接、铆接或以其它方式附接到入口凸缘246和/或出口凸缘250。在其它实施例中,连结壁252与入口凸缘246和/或出口凸缘250一体形成。
催化器构件壳体148包括第一支撑件254。第一支撑件254被配置为便于催化器构件壳体148与出口壳体154的联接,同时还将第一催化器构件150和第二催化器构件152支撑在催化器构件壳体148内。
第一支撑件254包括第一壳体支撑件凸缘256(例如,肋部、壁等)。在各种实施例中,第一壳体支撑件凸缘256联接到出口凸缘250。例如,第一壳体支撑件凸缘256可以被紧固、焊接、铆接或以其它方式附接到出口凸缘250。在其它实施例中,第一壳体支撑件凸缘256与出口凸缘250一体形成。
第一支撑件254还包括第一支撑件第一催化器构件凸缘258(例如,肋部、壁等)。如本文更详细地解释的,第一支撑件第一催化器构件凸缘258被配置为将第一催化器构件150支撑在催化器构件壳体148内。
第一催化器构件150包括第一外罩260(例如,外壳、表壳等)。第一外罩260与第一支撑件第一催化器构件凸缘258接合。在一些实施例中,第一外罩260联接到第一支撑件第一催化器构件凸缘258。例如,第一外罩260可以被紧固、焊接、铆接或以其它方式附接到第一支撑件第一催化器构件凸缘258。在其它实施例中,第一外罩260与第一支撑件第一催化器构件凸缘258一体形成。
第一支撑件254还包括第一支撑件第二催化器构件凸缘262(例如,肋部、壁等)。如本文更详细地解释的,第一支撑件第二催化器构件凸缘262被配置为将第二催化器构件152支撑在催化器构件壳体148内。第一支撑件254被配置成使得第一支撑件第二催化器构件凸缘262与第一支撑件第一催化器构件凸缘258间隔开。在一些实施例中,第一支撑件254配置成使得催化器构件壳体轴线ρ在第一催化器构件150和第二催化器构件152之间延伸。
第二催化器构件152包括第二外罩264(例如,外壳、表壳等)。第二外罩264与第一支撑件第二催化器构件凸缘262接合。在一些实施例中,第二外罩264联接到第一支撑件第二催化器构件凸缘262。例如,第二外罩264可以被紧固、焊接、铆接或以其它方式附接到第一支撑件第二催化器构件凸缘262。在其它实施例中,第二外罩264与第一支撑件第二催化器构件凸缘262一体形成。
催化器构件壳体148还包括外壁266(例如,外罩等)。外壁266部分地覆盖第一催化器构件150和第二催化器构件152。第一支撑件254被配置为将第一催化器构件150支撑在外壁266上方,使得空气间隙至少部分地在外壁266和第一催化器构件150之间延伸。在各种实施例中,外壁266联接到第一壳体支撑件凸缘256。例如,外壁266可以被紧固、焊接、铆接或以其它方式附接到第一壳体支撑件凸缘256。在其它实施例中,外壁266与第一壳体支撑件凸缘256一体形成。
催化器构件壳体148包括第二支撑件268。第二支撑件268配置为便于催化器构件壳体148与出口壳体154的联接,同时还便于将第一催化器构件150和第二催化器构件152支撑在催化器构件壳体148内。
第二支撑件268包括第二壳体支撑件凸缘270(例如,肋部、壁等)。如本文更详细解释的,第二壳体支撑件凸缘270被配置为便于第二支撑件268与出口壳体154的联接。
第二支撑件268还包括第二支撑件第一催化器构件凸缘272(例如,肋部、壁等)。如本文更详细地解释的,第二支撑件第一催化器构件凸缘272被配置为将第一催化器构件150支撑在催化器构件壳体148内。
第一外罩260与第二支撑件第一催化器构件凸缘272接合。在一些实施例中,第一外罩260联接到第二支撑件第一催化器构件凸缘272。例如,第一外罩260可以被紧固、焊接、铆接或以其它方式附接到第二支撑件第一催化器构件凸缘272。在其它实施例中,第一外罩260与第二支撑件第一催化器构件凸缘272一体形成。
第二支撑件268还包括第二支撑件第二催化器构件凸缘274(例如,肋部、壁等)。如本文更详细地解释的,第二支撑件第二催化器构件凸缘274被配置为将第二催化器构件152支撑在催化器构件壳体148内。第二支撑件268被配置成使得第二支撑件第二催化器构件凸缘274与第二支撑件第一催化器构件凸缘272间隔开。在一些实施例中,第二支撑件268配置为使得催化器构件壳体轴线ρ在第一催化器构件150和第二催化器构件152之间延伸。
第二外罩264与第二支撑件第二催化器构件凸缘274接合。在一些实施例中,第二外罩264联接到第二支撑件第二催化器构件凸缘274。例如,第二外罩264可以被紧固、焊接、铆接或以其它方式附接到第二支撑件第二催化器构件凸缘274。在其它实施例中,第二外罩264与第二支撑件第二催化器构件凸缘274一体形成。
出口壳体154包括出口壳体凸缘276(例如,壁、肋部等)。在各种实施例中,出口壳体凸缘276联接到第二壳体支撑件凸缘270。例如,出口壳体凸缘276可以被紧固、焊接、铆接或以其它方式附接到第二壳体支撑件凸缘270。在其它实施例中,出口壳体凸缘276与第二壳体支撑件凸缘270一体形成。
出口壳体154还包括出口壳体主体278(例如,壁、外壳等)。出口壳体主体278被配置为收集从第一催化器构件150和第二催化器构件152两者流出的排气,并将该排气提供给下游的排气导管158。在各种实施例中,出口壳体主体278联接到出口壳体凸缘276。例如,出口壳体主体278可以被紧固、焊接、铆接或以其它方式附接到出口壳体凸缘276。在其它实施例中,出口壳体主体278与出口壳体凸缘276一体形成。
出口壳体154还包括出口壳体配件280(例如,联接器等)。出口壳体配件280被配置为将排气从出口壳体主体278提供到下游的排气导管158。在各种实施例中,出口壳体配件280联接到出口壳体主体278。例如,出口壳体配件280可以被紧固、焊接、铆接或以其它方式附接到出口壳体主体278。在其它实施例中,出口壳体配件280与出口壳体主体278一体形成。出口壳体配件280提供单个出口,已经流过第一催化器构件150的排气和已经流过第二催化器构件152的排气从出口壳体154提供到该单个出口。
分流器156包括第一端盖282(例如,板等)。如在此更详细地解释的,第一端盖282被配置为控制从第一催化器构件150流出的排气的流动。
第一端盖282包括第一端盖凸缘284(例如,壁、肋部等)。在各种实施例中,第一端盖凸缘284联接到第一支撑件第一催化器构件凸缘258。例如,第一端盖凸缘284可以被紧固、焊接、铆接或以其它方式附接到第一支撑件第一催化器构件凸缘258。在其它实施例中,第一端盖凸缘284与第一支撑件第一催化器构件凸缘258一体形成。
第一端盖282还包括第一端盖面板286(例如,板、面等)。在一些实施例中,第一端盖面板286横跨第一支撑件第一催化器构件凸缘258延伸,并因此横跨第一催化器构件150的入口面延伸。在各种实施例中,第一端盖面板286联接到第一端盖凸缘284。例如,第一端盖面板286可以被紧固、焊接、铆接或以其它方式附接到第一端盖凸缘284。在其它实施例中,第一端盖面板286与第一端盖凸缘284一体形成。
第一端盖282还包括多个第一孔288(例如,开口、穿孔等)。第一孔288有助于排气流过第一端盖282。在各种实施例中,每个第一孔288延伸穿过第一端盖面板286。在其它实施例中,第一孔288中的至少一个延伸穿过第一端盖凸缘284。
第一孔288被配置为接收来自分配壳体146的排气,并且便于第一部分排气穿过第一端盖282并到达出口壳体154。第一部分排气由第一催化器构件150来处理。第一孔288各自界定第一孔径面积A1。第一孔288中的每一个的第一孔径面积A1可以不同于第一孔288中的其它孔的第一孔径面积A1或与其相同。在各种实施例中,第一孔径面积A1每个近似等于0.50平方英寸(in2)和2.50in2之间,包括0.50in2和2.50in2(例如,0.475in2、0.50in2、1.0in2、1.8in2、2.50in2、2.625in2等)。在一些实施例中,第一孔288中的每个的第一孔径面积A1是相等的。
所有的第一孔288的第一孔径面积A1的总和界定了第一端盖282的第一总面积ε。该第一总面积ε是第一端盖282中的排气可朝向出口壳体154流过的面积的全部。
分流器156包括第二端盖290(例如,板等)。如本文更详细解释的,第二端盖290配置为控制排出第二催化器构件152的排气流。
第二端盖290包括第二端盖凸缘292(例如,壁、肋部等)。在各种实施例中,第二端盖凸缘292联接到第一支撑件第二催化器构件凸缘262。例如,第二端盖凸缘292可以被紧固、焊接、铆接或以其它方式附接到第一支撑件第二催化器构件凸缘262。在其它实施例中,第二端盖凸缘292与第一支撑件第二催化器构件凸缘262一体形成。
第二端盖290还包括第二端盖面板294(例如,板、面等)。在一些实施例中,第二端盖面板294横跨第一支撑件第二催化器构件凸缘262延伸,并因此横跨第二催化器构件152的入口面延伸。在各种实施例中,第二端盖面板294联接到第二端盖凸缘292。例如,第二端盖面板294可以被紧固、焊接、铆接或以其它方式附接到第二端盖凸缘292。在其它实施例中,第二端盖面板294与第二端盖凸缘292一体形成。
第二端盖290还包括多个第二孔296(例如,开口、穿孔等)。第二孔296有助于排气流过第二端盖290。在各种实施例中,第二孔296中的每一个延伸穿过第二端盖面板294。在其它实施例中,第二孔296中的至少一个延伸穿过第二端盖凸缘292。
第二孔296被配置为接收来自分配壳体146的排气,并且便于第二部分排气穿过第二端盖290并到达出口壳体154。第二部分排气由第二催化器构件152处理。第二孔296各自界定第二孔径面积A2。第二孔296中的每一个的第二孔径面积A2可以不同于第二孔296中的其它孔的第二孔径面积A2或与其相同。另外,第二孔296中的每一个的第二孔径面积A2可以不同于第一孔288的第一孔径面积A1或与其相同。
在各种实施例中,第二孔径面积A2每个近似等于0.50in2和2.50in2之间,包括0.50in2和2.50in2(例如,0.475in2、0.50in2、1.0in2、1.8in2、2.50in2、2.625in2等)。在一些实施例中,第二孔296中的每个的第二孔径面积A2是相等的。
所有的第二孔296的第二孔径面积A2的总和界定了第二端盖290的第二总面积η。该第二总面积η是第二端盖290中的排气可朝向出口壳体154流过的面积的全部。
在各种实施例中,第二总面积η不等于第一总面积ε。第一总面积ε与第二总面积η的比率
Figure BDA0004139279180000271
被选择成使得排气的流动在第一催化器构件150和第二催化器构件152之间平衡。结果是,第一催化器构件150和第二催化器构件152接收相同量(例如,每单位时间的体积等)的排气。对排气在第一催化器构件150和第二催化器构件152之间的流动进行平衡减轻了具有排气后处理系统100的内燃发动机上的背压。
在各种实施例中,比率ψ近似等于1.25和10之间,包括1.25和10,(包括1.1875、1.25、2、4、10、10.5等)。在各种实施例中,比率ψ近似等于1.25和10之间,包括1.25和10,(例如,1.1875、1.25、2、4、10、10.5等)。
在各种实施例中,分配壳体146包括一个或更多个传感器组件298(例如,温度传感器、压力传感器、氧传感器、体积流量传感器等)。图9和图10更详细地图示了传感器组件298中的一个。传感器组件298设置在入口凸缘246的下游。传感器组件298被配置为确定分配壳体146内(例如,入口凸缘246的下游等)的排气的读数(例如,温度、压力等)。
每个传感器组件298可以包括导管进气口300(例如,通道入口、管子开口等)。导管进气口300可以流体联接在分配壳体146内,并且被配置为接收小部分排气。小部分排气可用于确定排气的读数。每个传感器组件298还可以包括内部导管302(例如,内通道、内部管子等)。内部导管302可以设置在分配壳体146内。内部导管302可以流体联接到导管进气口300,并且可以配置为接收小部分排气。
每个传感器组件298包括传感器凸台304(例如,突出构件、突出部等)。传感器凸台304包括孔,导管进气口300可延伸穿过该孔。在穿过传感器凸台304的孔放置导管进气口300之后,导管进气口300可以被放置到其合意的位置。然后,导管进气口300可以联接到传感器凸台304。
每个传感器组件298还可以包括外部导管306(例如,外通道、外部管子等)。外部导管306可以在第一端处联接到传感器凸台304。外部导管306可以流体联接到内部导管302,使得外部导管306被配置为接收小部分排气。
每个传感器组件298还可以包括导管密封件308(例如,通道塞、管子垫圈等)。导管密封件308可以流体联接到外部导管306,并且可以配置为接收小部分排气。导管密封件308可流体联接到传感器(例如,温度传感器、压力传感器、氧传感器、体积流量传感器等)并且可被配置为向传感器提供小部分排气。
图11图示了根据各种实施例的壳体组件104。第一催化剂材料151包括第一催化剂材料第一部分1100(例如,催化剂金属等)。第一催化剂材料第一部分1100可以包括例如铂、铑、钯或其它类似材料。第一催化剂材料第一部分1100配置为通过加速还原剂与排气的NOx之间的转化为双原子氮、水和/或二氧化碳的NOx还原过程来有助于NOx排放物的还原。在一些实施例中,第一催化剂材料第一部分1100是陶瓷催化剂材料。在一些实施例中,第一催化剂材料第一部分1100是挤压的催化剂材料。
第一催化剂材料151还包括第一催化剂材料第二部分1102(例如,催化剂金属等)。第一催化剂材料第二部分1102可以包括例如铂、铑、钯或其它类似材料。第一催化剂材料第二部分1102配置为通过加速还原剂与排气的NOx之间的转化为双原子氮、水和/或二氧化碳的NOx还原过程来有助于NOx排放物的还原。在一些实施例中,第一催化剂材料第二部分1102是陶瓷催化剂材料。在一些实施例中,第一催化剂材料第二部分1102是挤压的催化剂材料。
在各种实施例中,第一催化剂材料第二部分1102包括与第一催化剂材料第一部分1100不同的材料。例如,第一催化剂材料第二部分1102可以包括铂,并且第一催化剂材料第一部分1100可以包括铑或钯。在另一示例中,第一催化剂材料第二部分1102可包括铂、铑或钯,并且第一催化剂材料第一部分1100可包括陶瓷材料。通过在第一催化剂材料第一部分1100和第一催化剂材料第二部分1102中包括不同的材料,第一催化剂材料151帮助还原NOx排放物的能力可针对目标应用进行定制和/或第一催化器构件间隔长度L1可能会减小。
在各种实施例中,第一催化剂材料第二部分1102与第一催化剂材料第一部分1100分开第一间隙G1(例如,间隔,等)。第一间隙G1可为排气提供在离开第一催化剂材料第一部分1100之后和进入第一催化剂材料第二部分1102之前重新分配的机构。通过选择第一间隙G1,第一催化剂材料151帮助还原NOx排放物的能力可针对目标应用进行定制和/或第一催化器构件间隔长度L1可以会减小。
第二催化剂材料153包括第二催化剂材料第一部分1104(例如,催化剂金属等)。第二催化剂材料第一部分1104可包括例如铂、铑、钯或其它类似材料。第二催化剂材料第一部分1104配置为通过加速还原剂与排气的NOx之间的转化为双原子氮、水和/或二氧化碳的NOx还原过程来有助于NOx排放物的还原。在一些实施例中,第二催化剂材料第一部分1104是陶瓷催化剂材料。在一些实施例中,第二催化剂材料第一部分1104是挤压的催化剂材料。
第二催化剂材料153还包括第二催化剂材料第二部分1106(例如,催化剂金属等)。第二催化剂材料第二部分1106可包括例如铂、铑、钯或其它类似材料。第二催化剂材料第二部分1106配置为通过加速还原剂与排气的NOx之间的转化为双原子氮、水和/或二氧化碳的NOx还原过程来有助于NOx排放物的还原。在一些实施例中,第二催化剂材料第二部分1106是陶瓷催化剂材料。在一些实施例中,第二催化剂材料第二部分1106是挤压的催化剂材料。
在各种实施例中,第二催化剂材料第二部分1106包括与第二催化剂材料第一部分1104不同的材料。例如,第二催化剂材料第二部分1106可以包括铂,且第二催化剂材料第一部分1104可以包括铑或钯。在另一示例中,第二催化剂材料第二部分1106可包括铂、铑或钯,且第二催化剂材料第一部分1104可包括陶瓷材料。通过在第二催化剂材料第一部分1104和第二催化剂材料第二部分1106中包括不同的材料,第二催化剂材料153帮助还原NOx排放物的能力可针对目标应用进行定制和/或第二催化器构件间隔长度L2可以减小。
在各种实施例中,第二催化剂材料第二部分1106与第二催化剂材料第一部分1104分开第二间隙G2(例如,间隔,等)。第二间隙G2可为排气提供在离开第二催化剂材料第一部分1104之后和进入第二催化剂材料第二部分1106之前重新分配的机构。通过选择第二间隙G2,第二催化剂材料153帮助还原NOx排放物的能力可针对目标应用进行定制和/或第二催化器构件间隔长度L2可以减小。
在一些实施例中,第一催化剂材料151不包括第一催化剂材料第一部分1100和第一催化剂材料第二部分1102,且第二催化剂材料153包括第二催化剂材料第一部分1104和第二催化剂材料第二部分1106。在一些实施例中,第一催化剂材料151包括第一催化剂材料第一部分1100和第一催化剂材料第二部分1102,且第二催化剂材料153不包括第二催化剂材料第一部分1104或第二催化剂材料第二部分1106。
如本文更详细讨论的,分流器156可以以各种构型部署。在图3、图7和图8中,分流器156布置成使得第一端盖282的第一端盖凸缘284联接到第一支撑件254的第一支撑件第一催化器构件凸缘258或与第一支撑件254的第一支撑件第一催化器构件凸缘258一体形成,并且第二端盖290的第二端盖凸缘292联接到第一支撑件254的第一支撑件第二催化器构件凸缘262或与第一支撑件254的第一支撑件第二催化器构件凸缘262一体形成。在图11中,分流器156布置成使得第一端盖282的第一端盖凸缘284联接到第二支撑件268的第二支撑件第一催化器构件凸缘272或与第二支撑件268的第二支撑件第二催化器构件凸缘272一体形成,并且第二端盖290的第二端盖凸缘292联接到第二支撑件268的第二支撑件第二催化器构件凸缘274或与第二支撑件268的第二支撑件第二催化器构件凸缘274一体形成。
图12图示了根据各种实施例的壳体组件104。在图12中,进气主体106包括多个偏转板1200(例如,挡板环、叶片等)。多个偏转板1200中的每一个都设置在进气主体入口200附近,并且被配置为使流入进气主体入口200的排气径向向外偏转。通过使用偏转板1200,排气可以更均匀地分配在氧化催化器110上。
如图12所示,分解壳体114与分配壳体146组合在一起,并且分解壳体114不以上游壳体轴线λ为中心。因此,壳体组件104不包括分配壳体带夹242。
IV.第二排气后处理系统的综述
图13描绘了用于处理由内燃发动机产生的排气的排气后处理系统1300。排气后处理系统1300包括排气导管系统1302。如本文更详细地解释的,排气导管系统1302被配置为使排气按照路线行进穿过排气后处理系统1300。
排气后处理系统1300还包括壳体组件1304。如在本文更详细地解释的,壳体组件1304被配置为在促进排气的处理的同时重定向排气(例如,从第一方向重定向到第二方向等)。在重定向排气时,壳体组件1304可用作折返式路线(例如,将排气从第一方向重定向到与第一方向相反的第二方向,将排气从第一方向重定向到与第一方向相反且平行于第一方向的第二方向,等等)。
壳体组件1304包括排气过滤装置1306(例如,DPF等)。排气过滤装置1306被配置为从在排气导管系统1302中流动的排气中去除微粒,比如烟灰。排气过滤装置1306包括入口和出口,在入口处接收排气(例如,来自内燃发动机的排气歧管等),在从排气中基本上过滤掉微粒和/或将微粒转化为二氧化碳之后,排气在出口处排出。
排气导管系统1302包括上游排气导管1308(例如,管线、管子等)。上游排气导管1308流体联接到排气过滤装置1306,并且配置为接收来自排气过滤装置1306的排气(例如,在微粒已经从排气中基本过滤掉之后,在微粒已经转化为二氧化碳之后,等等)。
壳体组件1304还包括分配壳体1310(例如,压力调节器、流动增压室、流动平衡器、流动平衡系统等)。分配壳体1310流体联接到上游排气导管1308,并且配置为接收来自上游排气导管1308的排气。如本文更详细地讨论的,分配壳体1310将排气分成第一部分和第二部分。以这种方式,排气后处理系统1300可以合意地利用两个催化器构件。
排气导管系统1302还包括第一催化器排气导管1312(例如,管线、管子等)。第一催化器排气导管1312流体联接到分配壳体1310,并被配置为接收来自分配壳体1310的排气。
壳体组件1304还包括第一分解壳体1314(例如,分解反应器、分解室、反应器管子、分解管材、反应器管材等)。第一分解壳体1314流体联接到第一催化器排气导管1312并且配置为接收来自第一催化器排气导管1312的排气。
排气后处理系统1300还包括还原剂输送系统1316。如本文更详细解释的,还原剂输送系统1316被配置为便于将还原剂引入排气中。还原剂输送系统1316包括第一配给模块1318(例如,配给器等)。第一配给模块1318被配置为便于还原剂穿过第一分解壳体1314并且到达第一分解壳体1314。如本文更详细解释的,第一配给模块1318被配置为接收还原剂,并且在一些实施例中,第一配给模块1318被配置为接收空气和还原剂,并将还原剂和/或空气-还原剂混合物提供到第一分解壳体1314中,以促进排气的处理。第一配给模块1318可以包括介于第一配给模块1318的一部分和第一分解壳体1314的安装有第一配给模块1318的部分之间的隔绝体。在各种实施例中,第一配给模块1318联接到第一分解壳体1314。
还原剂输送系统1316还包括还原剂源1320(例如,还原剂罐等)。还原剂源1320配置为容纳还原剂。还原剂源1320流体联接到第一配给模块1318并配置为向第一配给模块1318提供还原剂。还原剂源1320可包括多个还原剂源1320(例如,串联或并联连接的多个罐等)。还原剂源1320可以是例如容纳
Figure BDA0004139279180000331
的柴油机尾气处理液罐。
还原剂输送系统1316还包括第一还原剂泵1322(例如,供应单元等)。第一还原剂泵1322流体联接到还原剂输送系统1316和第一配给模块1318,并配置为从还原剂源1320接收还原剂,并将还原剂提供给第一配给模块1318。第一还原剂泵1322用于对来自还原剂源1320的还原剂加压,以输送到第一配给模块1318。在一些实施例中,第一还原剂泵1322是压力控制的(例如,被控制以获得目标压力等)。在一些实施例中,第一还原剂泵1322联接到与排气后处理系统1300相关联的交通工具的底盘。
在一些实施例中,还原剂输送系统1316还包括还原剂过滤器1324。还原剂过滤器1324流体联接到还原剂源1320和第一还原剂泵1322,并且配置为从还原剂源1320接收还原剂并将还原剂提供给第一还原剂泵1322。还原剂过滤器1324在还原剂被提供到第一还原剂泵1322的内部部件(例如,活塞、叶片等)之前过滤(例如,粗滤等)还原剂。例如,还原剂过滤器1324可以抑制或防止固体(例如,固化的还原剂、污染物等)传输到第一还原剂泵1322的内部部件。以这种方式,还原剂过滤器1324可以促进第一还原剂泵1322的延长的合意操作。
第一配给模块1318包括至少一个第一喷射器1326(例如,引入装置等)。第一喷射器1326配置为将由第一配给模块1318接收的还原剂配给到排气中(例如,在第一分解壳体1314内等)。
在一些实施例中,还原剂输送系统1316还包括第一空气泵1328和空气源1330(例如,进气口等)。第一空气泵1328流体联接到空气源1330,并且被配置为接收来自空气源1330的空气。第一空气泵1328流体联接到第一配给模块1318,并且被配置为向第一配给模块1318提供空气。第一配给模块1318被配置为将空气和还原剂混合成空气-还原剂混合物,并将空气-还原剂混合物提供给第一喷射器1326(例如,用于配给到第一分解壳体1314中,等等)。在这些实施例中的一些实施例中,还原剂输送系统1316还包括空气过滤器1332。空气过滤器1332流体联接到空气源1330和第一空气泵1328,并且被配置为接收来自空气源1330的空气并将空气提供给第一空气泵1328。空气过滤器1332配置为在空气被提供给第一空气泵1328之前过滤空气。在其它实施例中,还原剂输送系统1316不包括第一空气泵1328和/或还原剂输送系统1316不包括空气源1330。在这样的实施例中,第一配给模块1318不被配置为将还原剂与空气混合(例如,第一配给模块1318是仅有还原剂的配给模块等)。
排气后处理系统1300还包括控制器1334。第一配给模块1318、第一还原剂泵1322和第一空气泵1328也还联接或通信联接到控制器1334。控制器1334配置为控制第一配给模块1318将还原剂和/或空气-还原剂混合物配给到第一分解壳体1314中。控制器1334还可配置为控制第一还原剂泵1322和/或第一空气泵1328,以便控制被配给到第一分解壳体1314中的还原剂和/或空气-还原剂混合物。
控制器1334包括处理电路1336。处理电路1336包括处理器1338和存储器1340。处理器1338可以包括微处理器、ASIC、FPGA等或其组合。存储器1340可以包括但不限于能够向处理器、ASIC、FPGA等提供程序指令的电子、光学、磁性或任何其它存储或传输装置。该存储器1340可包括存储器芯片、EEPROM、EPROM、闪存或控制器1334可从中读取指令的任何其它合适的存储器。指令可以包括来自任何合适编程语言的代码。存储器1340可以包括各种模块,这些模块包括被配置为由处理器1338实现的指令。
在各种实施例中,控制器1334被配置为与具有排气后处理系统1300的内燃发动机的中心控制器1341(例如,ECU、ECM等)通信。在一些实施例中,中心控制器1341和控制器1334集成到单个控制器中。
在一些实施例中,中心控制器1341可与显示装置通信。显示装置可以被配置为响应于从中心控制器1341接收信息而改变状态。例如,显示装置可以被配置为基于来自中心控制器1341的通信在静态状态(例如,显示绿灯、显示“系统正常”消息等)和报警状态(例如,显示闪烁的红灯、显示“需要维修”消息等)之间改变。通过改变状态,显示装置可以向用户(例如,操作者等)提供还原剂输送系统1316的状态(例如,操作、需要维修等)的指示。
排气导管系统1302还包括第一催化器构件排气导管1344(例如,管线、管子等)。第一催化器构件排气导管1344流体联接到第一分解壳体1314,并配置为接收来自第一分解壳体1314的第一部分排气(例如,在排气已经被提供了还原剂之后、在排气已经被提供了空气-还原剂混合物之后,等等)。
排气后处理系统1300还包括第一催化器构件1346(例如,第一选择性催化还原(SCR)催化器构件等)。第一催化器构件1346位于壳体组件1304内。第一催化器构件1346流体联接到第一催化器构件排气导管1344,并配置为接收来自第一催化器构件排气导管1344的排气。第一催化器构件1346配置为使用还原剂使排气分解。第一分解壳体1314设置在第一催化器构件1346的上游。结果是,还原剂由第一喷射器1326在第一催化器构件1346的上游喷射,使得第一催化器构件1346配置为接收还原剂和排气的混合物。还原剂微滴在第一分解壳体1314、第一催化器构件1346和/或排气导管系统1302内经过蒸发、热解和水解过程以形成非NOx排放物。
第一催化器构件1346配置为通过加速还原剂与排气的NOx之间的转化为双原子氮、水和/或二氧化碳的NOx还原过程来有助于NOx排放物的还原。第一催化器构件1346包括流体联接至第一分解壳体1314的入口和流体联接至排气导管系统1302的端部(例如,尾管等)的出口,排气和还原剂被配置成从入口被接收,出口将排气供向大气。
第一催化器构件1346以第一轴线Ω为中心。换句话说,第一催化器构件1346的横截面的中心点沿着第一催化器构件1346的长度设置在第一轴线Ω上。
第一催化器构件间隔长度L3从分配壳体1310的出口到第一催化器构件1346的入口沿第一轴线Ω测量。在各种实施例中,第一催化器构件间隔长度L3近似等于6英寸(in)和30in之间,包括6in和30in,(例如5.7in、6in、15in、23in、26in、28in、30in、31.5in等)之间。
排气导管系统1302还包括第二催化器排气导管1348(例如,管线、管子等)。第二催化器排气导管1348流体联接到分配壳体1310并且配置为接收来自分配壳体1310的第二部分排气(例如,与由第一催化器排气导管1312接收的第一部分排气分开,等等)。
还原剂输送系统1316还包括第二分解壳体1342(例如,分解反应器、分解室、反应器管子、分解管材、反应器管材等)。第二分解壳体1342流体联接至第二催化器排气导管1348,并配置为接收来自第二催化器排气导管1348的排气。
还原剂输送系统1316还包括第二配给模块1345(例如,配给器等)。第二配给模块1345安装在第二分解壳体1342上。如本文更详细解释的,第二配给模块1345被配置为接收还原剂,并且在一些实施例中,第二配给模块1345被配置为接收空气和还原剂,并将还原剂和/或空气-还原剂混合物提供到排气导管系统1302中,以促进排气的处理。
在各种实施例中,第一配给模块1318被配置为接收空气和还原剂,并将空气-还原剂混合物提供到第一分解壳体1314中,且第二配给模块1345被配置为接收还原剂(并且不接收空气),并将还原剂提供到第二分解壳体1342中。在各种实施例中,第一配给模块1318被配置为接收还原剂(并且不接收空气)并将还原剂提供到第一分解壳体1314中,且第二配给模块1345被配置为接收空气和还原剂并将空气-还原剂混合物提供到第二分解壳体1342中。在各种实施例中,第一配给模块1318被配置为接收还原剂(并且不接收空气)并将还原剂提供到第一分解壳体1314中,且第二配给模块1345被配置为接收还原剂(并且不接收空气)并将还原剂提供到第二分解壳体1342中。在各种实施例中,第一配给模块1318被配置为接收空气和还原剂并将空气-还原剂混合物提供到第一分解壳体1314中,且第二配给模块1345被配置为接收空气和还原剂并将空气-还原剂混合物提供到第二分解壳体1342中。
第二配给模块1345可以包括介于第二配给模块1345的一部分和第二分解壳体1342的安装有第二配给模块1345的部分之间的隔绝体。第二配给模块1345流体联接到还原剂源1320。
还原剂输送系统1316还包括第二还原剂泵1347(例如,供应单元等)。第二还原剂泵1347流体联接到还原剂源1320,并配置为从还原剂源1320接收还原剂。第二还原剂泵1347用于对来自还原剂源1320的还原剂加压,以输送到第二配给模块1345。在一些实施例中,第二还原剂泵1347是压力控制的(例如,被控制以获得目标压力等)。
在还原剂输送系统1316包括还原剂过滤器1324的实施例中,第二还原剂泵1347可配置为从还原剂过滤器1324接收还原剂。还原剂过滤器1324在还原剂被提供到第二还原剂泵1347的内部部件之前过滤还原剂。例如,还原剂过滤器1324可以抑制或防止固体传输到第二还原剂泵1347的内部部件。以这种方式,还原剂过滤器1324可以促进第二还原剂泵1347的延长的合意操作。在一些实施例中,第二还原剂泵1347联接到与排气后处理系统1300相关联的交通工具的底盘。
第二配给模块1345包括至少一个第二喷射器1349(例如,引入装置等)。第二喷射器1349被配置为将由第二配给模块1345接收的还原剂配给到排气中(例如,在第二分解壳体1342内,等等)。
在一些实施例中,还原剂输送系统1316还包括第二空气泵1350。在这些实施例中,第二空气泵1350流体联接到空气源1330并且被配置为从空气源1330接收空气。第二空气泵1350流体联接到第二配给模块1345,并被配置为向第二配给模块1345提供空气。第二配给模块1345配置为将空气和还原剂混合成空气-还原剂混合物,并将空气-还原剂混合物提供到第二分解壳体1342中。在这些实施例中的一些实施例中,还原剂输送系统1316还包括空气过滤器1332,并且第二空气泵1350流体联接到空气过滤器1332并被配置为接收来自空气过滤器1332的空气。在其它实施例中,还原剂输送系统1316不包括第二空气泵1350和/或还原剂输送系统1316不包括空气源1330。在这样的实施例中,第二配给模块1345不被配置为将还原剂与空气混合(例如,第二配给模块1345是仅有还原剂的配给模块等)。
第二配给模块1345、第二还原剂泵1347和第二空气泵1350也电联接或通信联接到控制器1334。控制器1334配置为控制第二配给模块1345将还原剂和/或空气-还原剂混合物配给到第二分解壳体1342中。控制器1334还可配置为控制第二还原剂泵1347和/或第二空气泵1350,以便控制被配给到第二分解壳体1342中的还原剂和/或空气-还原剂混合物。
排气导管系统1302还包括第二催化器构件排气导管1352(例如,管线、管子等)。第二催化器构件排气导管1352流体联接到第二分解壳体1342,并配置为接收来自第二分解壳体1342的第二部分排气。
排气后处理系统1300还包括第二催化器构件1354。第二催化器构件1354位于壳体组件1304内。第二催化器构件1354流体联接到第二催化器构件排气导管1352,并配置为接收来自第二催化器构件排气导管1352的排气。第二催化器构件1354配置为使用还原剂使排气分解。第二分解壳体1342设置在第二催化器构件1354的上游。结果是,还原剂由第二喷射器1349在第二催化器构件1354的上游喷射,使得第二催化器构件1354配置为接收还原剂和排气的混合物。还原剂微滴在第二分解壳体1342、第二催化器构件1354和/或排气导管系统1302内经过蒸发、热解和水解过程以形成非NOx排放物(例如气态氨等)。
第二催化器构件1354配置为通过加速还原剂与排气的NOx之间的转化为双原子氮、水和/或二氧化碳的NOx还原过程来有助于NOx排放物的还原。第二催化器构件1354包括流体联接到第二分解壳体1342的入口和流体联接到排气导管系统1302的端部(例如,尾管等)的出口,排气和还原剂被配置成从入口被接收,出口将排气供向大气。
第二催化器构件1354以第二轴线Φ为中心。换言之,第二催化器构件1354的横截面的中心点沿着第二催化器构件1354的长度设置在第二轴Φ上。在各种实施例中,第二轴线Φ近似平行于第一轴线Ω(例如,在平行于第一轴线Ω的5°以内,平行于第一轴线Ω,等等)。
第二催化器构件间隔长度L4沿第二轴线Φ从分配壳体1310的出口到第二催化器构件1354的入口测量。在各种实施例中,第二催化器构件间隔长度L4近似等于第一催化器构件间隔长度L3(例如,L4=0.95*L3,L4=L3,L4=1.05*L3等),其是包容性的。第二催化器构件间隔长度L4近似等于第一催化器构件间隔长度L3可以导致排气后处理系统1300具有较短的系统长度和对称的架构,这是有利的。
在各种实施例中,第二催化器构件间隔长度L4近似等于6in和30in之间,包括6in和30in(例如5.7in、6in、15in、23in、26in、28in、30in、31.5in等)。
在各种实施例中,壳体组件1304还包括分流器1356(例如,流分离器、流隔板等)。分流器1356被配置为平衡(例如,均衡、均匀分流等)由第一催化器构件1346提供的第一部分排气和由第二催化器构件1354提供的第二部分排气。例如,当第一部分的第一参数(例如,流率、质量流率、体积流率、速度、压力等)近似等于第二参数(例如,流率、质量流率、体积流率、速度、压力等)时,第一部分可以与第二部分平衡。通过平衡第一部分和第二部分,排气中不期望成分的排放物的还原是更合意的。例如,平衡第一部分和第二部分可以降低排气后处理系统1300的背压,从而改善具有排气后处理系统1300的内燃发动机的效率和/或输出。
在一些实施例中,分流器1356位于第一催化器构件1346和/或第二催化器构件1354的上游。例如,分流器1356可以位于分配壳体1310内。在该实施例中,分流器1356可以在平衡第一部分和第二部分之后,将提供给第一催化器构件1346的第一部分排气与提供给第二催化器构件1354的第二部分排气分离开。在另一实施例中,分流器1356的一部分可以联接到第一催化器构件1346的入口,并且分流器1356的另一部分可以联接到第二催化器构件1354的入口。
在一些实施例中,分流器1356位于第一催化器构件1346和/或第二催化器构件1354的下游。例如,分流器1356的一部分可以联接到第一催化器构件1346的出口,分流器1356的另一部分可以联接到第二催化器构件1354的出口。
虽然是在与柴油内燃发动机一起使用的背景下示出和描述了排气后处理系统1300,但是应当理解,排气后处理系统1300也可以与其它内燃发动机一起使用,比如汽油内燃发动机、混合内燃发动机、丙烷内燃发动机和其它类似的内燃发动机。
V.用于第二排气后处理系统的示例性分配壳体
图14至图17更详细地图示了根据各种实施例的分配壳体1310。分配壳体1310包括入口区段1400(例如,通风口、进气口、凹部等)。入口区段1400包括入口区段入口1402。入口区段入口1402流体联接到上游排气导管1308,并且配置为接收来自上游排气导管1308的排气(例如,在微粒已经被排气过滤装置1306从排气中去除之后,等等)。在各种实施例中,入口区段1400联接到上游排气导管1308。例如,入口区段1400可以被紧固、焊接、铆接或以其它方式附接到上游排气导管1308。在其它实施例中,入口区段1400与上游排气导管1308一体形成。
入口区段入口1402以入口轴线α为中心。换言之,入口区段入口1402的横截面的中心点设置在入口轴线α上。在一些实施例中,入口轴线α近似平行于第一轴线Ω和/或近似平行于第二轴线Φ。
入口区段1400还包括入口区段凸缘1404(例如,环状突出部、圆形突起、环形肋部等)。入口区段凸缘1404至少部分地围绕入口区段入口1402延伸(例如,入口区段凸缘1404界定入口区段入口1402等)。在一些实施例中,入口区段凸缘1404邻接上游排气导管1308。在各种实施例中,入口区段凸缘1404围绕上游排气导管1308卷绕(例如延伸等)。在一些实施例中,入口区段凸缘1404是大致环形的。在其它实施例中,入口区段凸缘1404是矩形或棱柱形的。
入口区段1400还包括入口区段出口1406(例如,排气口、排出口等)。入口区段出口1406流体联接到入口区段入口1402,并配置为接收来自入口区段入口1402的排气。
图15图示了分配壳体1310的细节A的视图。分流器1356将排气分成第一部分排气(例如,提供到第一催化器排气导管1312中的排气,等)和第二部分排气(例如,提供到第二催化器排气导管1348中的排气,等)。以这种方式,分流器1356可用于控制排气流到第一催化器构件1346和第二催化器构件1354的流量,从而增强排气后处理系统1300的合意操作。在各种实施例中,分流器1356至少部分地沿着入口区段出口1406联接到入口区段1400。
分流器1356包括第一部分1410(例如,区段、片段、段、板等)。如本文更详细解释的,第一部分1410配置为控制朝向第一催化器排气导管1312的排气的流动。第一部分1410包括沿着入口区段1400延伸的第一部分第一框架1412(例如,底架、主体等)。在各种实施例中,第一部分第一框架1412联接到入口区段1400。
第一部分1410还包括多个第一分隔件1414(例如,横向构件、支架等)。在各种实施例中,每个第一分隔件1414从第一部分第一框架1412延伸,并且联接到第一部分第一框架1412或与第一部分第一框架1412一体形成。
第一部分1410还包括沿着第一部分1410的第二侧延伸的第一部分第二框架1416(例如,底架、主体等)。第一分隔件1414各自都从第一部分第一框架1412延伸到第一部分第二框架1416,以界定一个或更多个第一孔1418(例如,孔口、穿孔等)。第一孔1418配置为接收来自入口区段1400的第一部分排气,并促进第一部分排气穿过第一部分1410并到达入口区段出口1406。第一孔1418每个界定第一孔径面积A3。第一孔1418中的每个孔的第一孔径面积A3可以不同于第一孔1418中的其它孔的第一孔径面积A3或与其相同。在各种实施例中,第一孔径面积A3每个近似等于0.50in2和2.50in2之间,包括0.50in2和2.50in2(例如,0.475in2、0.50in2、1.0in2、1.8in2、2.50in2、2.625in2等)。在一些实施例中,第一孔1418中的每个孔的第一孔径面积为A3是相等的。第一分隔件1414中的每一个与第一分隔件1414中的另一个间隔第一分隔件长度L5。第一分隔件1414中的每一个的第一分隔件长度L5可以不同于第一分隔件1414中的其它分隔件的第一分隔件长度L5或与其相同。在各种实施例中,第一分隔件长度L5每个近似等于0.10in和2in之间,包括0.10in和2in(例如,0.095in、0.15in、0.4in、1in、1.2in、1.6in、2.1in等)。在一些实施例中,第一分隔件1414中的每个的第一分隔件长度L5是相等的。
在各种实施例中,第一部分1410和入口区段1400界定第一窗口1420(例如,间隙等)。与第一孔1418类似,第一窗口1420被配置为接收来自入口区段1400的第一部分排气,并促进第一部分排气穿过第一部分1410并到达入口区段出口1406。第一窗口1420界定第一窗口面积A4。在各种实施例中,第一窗口面积A4近似等于0.05in2和1in2之间,包括0.05in2和1in2(例如,0.0475in2、0.05in2、0.8in2、1in2、1.05in2等)。在其它实施例中,第一部分1410和入口区段1400不界定第一窗口1420(例如,第一窗口面积A4等于0等)。
所有的第一孔1418的第一孔径面积A3和第一窗口面积A4的总和界定第一部分1410的第一总面积ξ。该第一总面积ξ是在第一部分1410内以及第一部分1410周围的排气可以穿过其流向入口区段出口1406的面积的全部。在一些实施例中,第一部分1410和入口区段1400不界定第一窗口1420。在这些实施例中,第一部分1410的第一总面积ξ仅包括所有的第一孔1418的第一孔面积A3的总和(例如,因为第一窗口面积A4等于0)。
分流器1356包括第二部分1422(例如,区段、片段、段、板等)。如本文更详细地解释的,第二部分1422配置为控制朝向第二催化器排气导管1348的排气的流动。第二部分1422包括沿着入口区段1400延伸的第二部分第一框架1424(例如,底架、主体等)。在各种实施例中,第二部分第一框架1424联接到入口区段1400。
在一些实施例中,如图3所示,第二部分1422与第一部分1410一体形成。在各种实施例中,第二部分1422不与第一部分1410一体形成,而是与第一部分1410邻接(例如,第二部分1422邻接第一部分1410等)。在各种实施例中,第一部分1410和第二部分1422在第一部分1410和第二部分1422之间界定有间隔。类似于第一窗口1420,该间隔可便于第一部分排气到达入口区段出口1406。
第二部分1422还包括多个第二分隔件1426(例如,横向构件、支架等)。在各种实施例中,第二分隔件1426中的每个从第二部分第一框架1424延伸,并且联接到第二部分第一框架1424或与第二部分第一框架1424一体形成。
第二部分1422还包括沿着第二部分1422的第二侧延伸的第二部分第二框架1428(例如,底架、主体等)。第二分隔件1426各自从第二部分第一框架1424延伸到第二部分第二框架1428,以界定一个或更多个第二孔1430(例如,孔口、穿孔等)。第二孔1430配置为通过入口区段出口1406接收来自入口区段1400的第二部分排气,并促进第二部分排气穿过第二部分1422。第二孔1430每个界定第二孔径面积A5。第二孔1430中的每个孔的第二孔径面积A5可以不同于第二孔1430中的其它孔的第二孔径面积A5或与其相同。在各种实施例中,第二孔径面积A5近似等于1in2和5in2之间,包括1in2和5in2(例如,0.95in2、1in2、1.8in2、3in2、3.15in2等)。在一些实施例中,第二孔1430中的每个孔的第二孔径面积A5是相等的。第二分隔件1426中的每一个与第二分隔件1426中的另一个间隔开第二分隔件长度L6。第二分隔件1426中的每一个的第二分隔件长度L6可以不同于第二分隔件1426中的其它分隔件的第二分隔件长度L6或与其相同。在各种实施例中,第二分隔件长度L6每个近似等于0.50in和3in之间,包括0.50in和3in,(例如,0.475in、1in、3in、3.15in等)。在一些实施例中,第二分隔件1426中的每个的第二分隔件长度L6是相等的。
在各种实施例中,第二部分1422和入口区段1400界定第二窗口1432(例如,间隙等)。类似于第二孔1430,第二窗口1432被配置为接收来自入口区段1400的第二部分排气,并促进第二部分排气穿过第二部分1422并到达入口区段出口1406。第二窗口1432界定第二窗口面积A6。在各种实施例中,第二窗口面积A6近似等于0.05in2和1in2之间,包括0.05in2和1in2(例如,0.0475in2、0.05in2、0.8in2、1in2、1.05in2)。在其它实施例中,第二部分1422和入口区段1400不界定第二窗口1432(例如,第二窗口面积A6等于0等)。
所有第二孔1430的第二孔径面积A5和第二窗口面积A6的总和界定第二部分1422的第二总面积υ。该第二总面积υ是在第二部分1422内以及第二部分1422周围的排气可以穿过其流向入口区段出口1406的面积的全部。在一些实施例中,第二部分1422和入口区段1400不界定第二窗口1432。在这些实施例中,第二部分1422的第二总面积υ仅包括对于所有第二孔1430的第二孔面积A5的总和(例如,因为第二窗口面积A6等于0)。
在各种实施例中,第二总面积υ不等于第一总面积ξ。第一总面积ξ与第二总面积υ的比率
Figure BDA0004139279180000441
被选择为使得排气的流动在第一催化器排气导管1312和第二催化器排气导管1348之间被平衡(例如,均衡等)。结果是,第一催化器构件1346和第二催化器构件1354接收相同量(例如,每单位时间体积等)的排气。平衡排气在第一催化器排气导管1312和第二催化器排气导管1348之间的流动减轻了具有排气后处理系统1300的内燃发动机上的背压。通过使用分配壳体1310,第一催化器构件间隔长度L3可以近似等于第二催化器构件间隔长度L4。在没有用于平衡流动的部件的其它系统中,排气导管必须具有不同的长度,从而导致总系统长度的增加和不合意的空间要求。
在各种实施例中,比率κ近似等于1.25和10之间,包括1.25和10,(包括1.1875、1.25、2、4、10、10.5等)。在各种实施例中,比率κ近似等于1.25和10之间,包括1.25和10,(例如1.1875、1.25、2、4、10、10.5等)。
分配壳体1310还包括第一主体面板1434(例如,板等)。第一主体面板1434联接到入口区段1400并部分地界定入口区段出口1406。在一些实施例中,第一主体面板1434是平面的。在各种实施例中,第一主体面板1434具有圆形形状或矩形形状。
分配壳体1310还包括第二主体面板1436(例如,板等)。第二主体面板1436联接到入口区段1400,与第一主体面板1434分离开,并且部分地界定入口区段出口1406。第一主体面板1434和第二主体面板1436共同界定用于分配壳体1310的外罩(例如,壳体等),排气在其中按照路线行进。在一些实施例中,第二主体面板1436是平面的。
图16图示了沿平面B-B截取的图14所示的分配壳体1310的横截面图。分配壳体1310还包括主体分隔件1438(例如,分离器、隔板、壁、肋部等)。主体分隔件1438在主体分隔件1438的第一端上联接到第一主体面板1434,且在主体分隔件1438的第二端上联接到第二主体面板1436。以这种方式,主体分隔件1438用于将离开入口区段出口1406的排气流分成要提供给第一催化器构件1346的第一部分排气和要提供给第二催化器构件1354的第二部分排气。在一些实施例中,主体分隔件1438与第一部分1410和第二部分1422之间的中心点对准。
分配壳体1310还包括第一主体通道1440(例如,通路、输送道(funnel)等)。第一主体通道1440由主体分隔件1438、第一主体面板1434和第二主体面板1436界定。第一主体通道1440经由第一部分1410流体联接到入口区段1400,使得第一主体通道1440配置为接收经由第一部分1410来自入口区段1400的第一部分排气。第一主体通道1440界定沿着第一主体通道1440的长度的区域,并且具有第一横截面面积A7。第一横截面面积A7可以沿着第一主体通道1440的长度变化或恒定。在各种实施例中,第一横截面面积A7近似等于5in2和15in2之间,包括5in2和15in2(例如,4.75in2、5in2、10in2、15in2、15.75in2等)。
分配壳体1310还包括第一出口区段1442(例如,排气口、排出口等)。在一些应用中,第一出口区段1442与第一主体面板1434一体形成。第一出口区段1442包括第一出口区段入口1444。第一出口区段入口1444流体联接到第一主体通道1440,并配置为接收来自第一主体通道1440的第一部分排气。第一出口区段入口1444可以例如被焊接、紧固或以其它方式物理附接到第一主体面板1434。在一些实施例中,第一出口区段入口1444与第一主体面板1434一体形成。第一出口区段入口1444界定第一出口区段入口面积S1。在各种实施例中,第一出口区段入口面积S1近似等于5in2和15in2之间,包括5in2和15in2(例如,4.75in2、5in2、10in2、15in2、20in2、25in2、26.25in2等)。
第一出口区段1442还包括第一出口区段出口1446(例如,排气口、排出口等)。第一出口区段出口1446流体联接到第一出口区段入口1444,并配置为接收来自第一出口区段入口1444的第一部分排气。第一出口区段出口1446流体联接到第一催化器排气导管1312,并配置为向第一催化器排气导管1312提供第一部分排气。在一些实施例中,第一出口区段出口1446与第一催化器排气导管1312一体形成。第一出口区段出口1446可以例如被焊接、紧固或以其它方式物理附接到第一催化器排气导管1312。
第一出口区段出口1446以第一出口轴线β为中心。换言之,第一出口区段出口1446的横截面的中心点设置在第一出口轴线β上。在一些实施例中,第一出口轴线β近似平行于第一轴线Ω和/或近似平行于第二轴线Φ。
第一出口区段1442还包括第一出口区段凸缘1448(例如,环状突出部、圆形突起、环形肋部等)。第一出口区段凸缘1448至少部分地围绕第一出口区段出口1446延伸(例如,第一出口区段凸缘1448包围第一出口区段出口1446等)。在一些实施例中,第一出口区段凸缘1448与第一催化器排气导管1312邻接。在各种实施例中,第一出口区段凸缘1448围绕第一催化器排气导管1312卷绕(例如延伸等)。在一些实施例中,第一出口区段凸缘1448是大致环形的。在其它实施例中,第一出口区段凸缘1448是矩形或棱柱形的。
图17图示了沿平面D-D截取的图14所示的分配壳体1310的横截面图。分配壳体1310还包括第二主体通道1450(例如,通路、输送道等)。第二主体通道1450由主体分隔件1438、第一主体面板1434和第二主体面板1436界定。第二主体通道1450经由第二部分1422流体联接到入口区段1400,使得第二主体通道1450配置为接收经由第二部分1422来自入口区段1400的第二部分排气。第二主体通道1450界定沿着第二主体通道1450的长度的区域并且具有第二横截面面积A8。第二横截面面积A8可以沿着第二主体通道1450的长度变化或恒定。在各种实施例中,第二横截面面积A8近似等于5in2和15in2之间,包括5in2和15in2(例如,4.75in2、5in2、10in2、15in2、15.75in2等)。
分配壳体1310还包括第二出口区段1452(例如,排气口、排出口等)。在一些应用中,第二出口区段1452与第一主体面板1434一体形成。第二出口区段1452包括第二出口区段入口1454。
第二出口段入口1454流体联接到第二主体通道1450,并配置为接收来自第二主体通道1450的第一部分排气。在一些实施例中,第二出口区段入口1454与第二主体通道1450一体形成。第二出口区段入口1454可例如被焊接、紧固或以其它方式物理附接到第二主体通道1450。第二出口区段入口1454界定第二出口区段入口面积S2。在各种实施例中,第二出口区段入口面积S2近似等于5in2和15in2之间,包括5in2和15in2(例如,4.75in2、5in2、10in2、15in2、20in2、25in2、26.25in2等)。
第二出口区段1452还包括第二出口区段出口1456(例如,排气口、排出口等)。第二出口区段出口1456流体联接到第二出口区段入口1454,并配置为接收来自第二出口区段入口1454的第二部分排气。
第二出口区段出口1456流体联接至第二催化器排气导管1348,并配置为将第二部分排气提供至第二催化器排气导管1348。在一些实施例中,第二出口区段出口1456与第二催化器排气导管1348一体形成。第二出口区段出口1456可以例如被焊接、紧固或以其它方式物理附接到第二催化器排气导管1348。
第二出口区段出口1456以第二出口轴线γ为中心。换言之,第二出口区段出口1456的横截面的中心点设置在第二出口轴线γ上。在一些实施例中,第二出口轴线γ近似平行于第一轴线Ω和/或近似平行于第二轴线Φ。在一些实施例中,第二出口轴线γ近似平行于入口轴线α。在一些实施例中,第二出口轴线γ近似平行于第一出口轴线β。在一些实施例中,第一出口轴线β近似平行于第二出口轴线γ,第一出口轴线β近似平行于入口轴线α,以及以下中的至少一者:第一出口轴线β近似平行于第一轴线Ω,或者第二出口轴线γ近似平行于第二轴线Φ。在一些实施例中,第一出口轴线β与第一轴线Ω重合和/或第二出口轴线γ与第二轴线Φ重合。
第二出口区段1452还包括第二出口区段凸缘1458(例如,环状突出部、圆形突起、环形肋部等)。第二出口区段凸缘1458至少部分地围绕第二出口区段出口1456延伸(例如,第二出口区段凸缘1458包围第二出口区段出口1456等)。在一些实施例中,第二出口区段凸缘1458与第二催化器排气导管1348邻接。在各种实施例中,第二出口区段凸缘1458围绕第二催化器排气导管1348卷绕(例如延伸等)。在一些实施例中,第二出口区段凸缘1458是大致环形的。在其它实施例中,第二出口区段凸缘1458是矩形或棱柱形的。
图18至图20图示了根据一些实施例的分配壳体1310。分配壳体1310包括入口区段1800(例如,通风口、进气口、凹部等)。在一些应用中,入口区段1800与上游排气导管1308一体形成。
入口区段1800流体联接至上游排气导管1308,并配置为接收来自上游排气导管1308的排气。在一些实施例中,入口区段1800与上游排气导管1308一体形成。入口区段1800可以例如被焊接、紧固或以其它方式物理附接到上游排气导管1308。
入口区段1800包括入口区段入口1802。入口区段入口1802流体联接到上游排气导管1308,并配置为接收来自上游排气导管1308的排气。入口区段入口1802以入口轴线δ为中心。换言之,入口区段入口1802的横截面的中心点设置在入口轴线δ上。在一些实施例中,入口轴线δ近似平行于第一轴线Ω和/或近似平行于第二轴线Φ。
入口区段1800还包括入口区段凸缘1804(例如,环状突出部、圆形突起、环形肋部等)。入口区段凸缘1804至少部分地围绕入口区段入口1802延伸(例如,入口区段凸缘1804包围入口区段入口1802等)。在一些实施例中,入口区段凸缘1804邻接上游排气导管1308。在各种实施例中,入口区段凸缘1804围绕上游排气导管1308卷绕(例如延伸等)。在一些实施例中,入口区段凸缘1804是大致环形的。在其它实施例中,入口区段凸缘1804是矩形或棱柱形的。
入口区段1800还包括入口区段出口1806(例如,排气口、排出口等)。入口区段出口1806流体联接到入口区段入口1802,并配置为接收来自入口区段入口1802的排气。
图19图示了分配壳体1310的细节B的视图。在一些实施例中,分配壳体1310还包括分流器1356(例如,面板、通道构件等)。分流器1356将排气分成第一部分排气(例如,提供到第一催化器排气导管1312中的排气等)和第二部分排气(例如,提供到第二催化器排气导管1348中的排气等)。以这种方式,分流器1356可用于控制排气流到第一催化器构件1346和第二催化器构件1354的流量,从而增强排气流后处理系统1300的合意操作。在各种实施例中,每个分流器1356至少部分地沿着入口区段出口1806联接到入口区段1800。
分流器1356包括第一部分1808(例如,区段、片段、段、板等)。如本文更详细地解释的,第一部分1808配置为控制排气朝向第一催化器排气导管1312流动。第一部分1808包括沿着入口区段1800延伸的第一面板1810(例如,底架、主体等)。第一面板1810联接到入口区段1800。
第一面板1810包括一个或更多个第一孔1812(例如,孔口、穿孔等)。第一孔1812配置为接收来自入口区段1800的第一部分排气,并促进第一部分排气穿过第一部分1808并到达入口区段出口1806。第一孔1812每个界定第一孔直径D1。在各种实施例中,第一孔直径D1近似等于0.25in和1in之间,包括0.25in和1in,(例如,0.2375in、0.5in、1in、1.25in等)。
第一孔1812还各自界定第一孔径面积A9。第一孔1812中的每一个的第一孔径面积A9可与第一孔1812中的其它孔的第一孔径面积A9不同或与其相同。在各种实施例中,第一孔径面积A9每个近似等于0.05in2和1in2之间,包括0.05in2和1in2(例如,0.0475in2、0.05in2、1.0in2、1.25in2等)。在一些实施例中,第一孔1812中的每个孔的第一孔径面积A9是相等的。
在各种实施例中,第一部分1808和入口区段1800界定第一窗口1814(例如,间隙等)。与第一孔1812类似,第一窗口1814被配置为接收来自入口区段1800的第一部分排气,并促进第一部分排气穿过第一部分1808并到达入口区段出口1806。第一窗口1814界定第一窗口面积A10。在各种实施例中,第一窗口面积A10近似等于0.05in2和1in2之间,包括0.05in2和1in2(例如,0.0475in2、0.05in2、0.8in2、1in2、1.05in2等)。在其它实施例中,第一部分1808和入口区段1800不界定第一窗口1814(例如,第一窗口面积A10等于0等)。
所有的第一孔1812的第一孔径面积A9和第一窗口面积A10的总和界定第一部分1808的第一总面积χ。该第一总面积χ是在第一部分1808内以及在第一部分1808周围的排气可以穿过其流向入口区段出口1806的面积的全部。在一些实施例中,第一部分1808和入口区段1800不界定第一窗口1814。在这些实施例中,第一部分1808的第一总面积χ仅包括所有的第一孔1812的第一孔径面积A9的总和(例如,因为第一窗口面积A10等于0)。
分流器1356包括第二部分1816(例如,区段、片段、段、板等)。如本文更详细解释的,第二部分1816被配置为控制排气朝向第二催化器排气导管1348流动。第二部分1816包括沿着入口区段1800延伸的第二面板1818(例如,底架、主体等)。第二面板1818联接到入口区段1800。在各种实施例中,第一部分1808和第二部分1816界定第一部分1808和第二部分1816之间的间隔。类似于第一窗口1814,该间隔可便于第一部分排气到达入口区段出口1806。
第二面板1818包括一个或更多个第二孔1820(例如,孔口、穿孔等)。第二孔1820被配置为接收来自入口区段1800的第二部分排气,并促进第二部分排气穿过第二部分1816并到达入口区段出口1806。第二孔1820每个界定第二孔直径D2。在各种实施例中,第二孔直径D2近似等于0.10in和1in之间,包括0.10in和1in,(例如,0.095in、0.15in、0.4in、1in、1.05in等)。
第二孔1820还每个界定第二孔径面积A11。第二孔1820中的每个孔的第二孔径面积A11可与第二孔1820中的其它孔的第二孔径面积A11不同或与其相同。在各种实施例中,第二孔径面积A11各自近似等于0.025in2和1in2之间,包括0.025in2和1in2(例如,0.02375in2、0.025in2、0.50in2、1in2、1.05in2等)。在一些实施例中,第二孔1820中的每一个的第一孔径面积A11是相等的。
在各种实施例中,第二部分1816和入口区段1800界定第二窗口1822(例如,间隙等)。类似于第二孔1820,第二窗口1822被配置为接收来自入口区段1800的第二部分排气,并促进第二部分排气穿过第二部分1816并到达入口区段出口1806。第二窗口1822界定第二窗口面积A12。在各种实施例中,第二窗口面积A12近似等于0.05in2和1in2之间,包括0.05in2和1in2(例如,0.0475in2、0.05in2、0.8in2、1in2、1.05in2等)。在其它实施例中,第二部分1816和入口区段1800不界定第二窗口1822(例如,第二窗口面积A12等于0等)。
所有第二孔1820的第二孔径面积A11和第二窗口面积A12的总和界定第二部分1816的第二总面积ζ。该第二总面积ζ是在第二部分1816内和在第二部分1816周围的排气可以穿过其流向入口区段出口1806的面积的全部。在一些实施例中,第二部分1816和入口区段1800不界定第二窗口1822。在这些实施例中,第二部分1816的第二总面积ζ仅包括所有第二孔1820的第二孔面积A11的总和(例如,因为第二窗口面积A12等于0)。
在各种实施例中,第二总面积ζ不等于第一总面积χ。第一总面积χ与第二总面积ζ的比率
Figure BDA0004139279180000511
被选择为使得排气的流动在第一催化器排气导管1312和第二催化器排气导管1348之间被平衡(例如,均衡等)。结果是,第一催化器构件1346和第二催化器构件1354接收相同量(例如,单位时间体积等)的排气。平衡排气在第一催化器排气导管1312和第二催化器排气导管1348之间的流动减轻了具有排气后处理系统1300的内燃发动机上的背压。通过使用分配壳体1310,第一催化器构件间隔长度L3可以近似等于第二催化器构件间隔长度L4。在没有用于平衡流动的部件的其它系统中,排气导管必须具有不同的长度,从而导致总系统长度的增加和不期望的空间要求。
在各种实施例中,比率
Figure BDA0004139279180000512
近似等于1.25和10之间,包括1.25和10(例如,1.1875、1.25、2、4、10、10.5等)。在各种实施例中,比率/>
Figure BDA0004139279180000513
近似等于1.25和10之间,包括1.25和10,(例如,1.1875、1.25、2、4、10、10.5等)。
分配壳体1310还包括第一主体面板1824(例如,板等)。第一主体面板1824联接到入口区段1800并部分地界定入口区段出口1806。在一些实施例中,第一主体面板1824是平面的。在各种实施例中,第一主体面板1824具有圆形或矩形形状。
分配壳体1310还包括第二主体面板1826(例如,板等)。第二主体面板1826联接到入口区段1800,与第一主体面板1824分开,并且部分地界定入口区段出口1806。第一主体面板1824和第二主体面板1826共同界定用于分配壳体1310的外罩(例如,壳体等),排气在其中被按照路线行进。在一些实施例中,第二主体面板1826是平面的。
图20图示了沿平面E-E截取的图6所示的分配壳体1310的横截面图。在各种实施例中,分配壳体1310还包括主体分隔件1828(例如,分离器、隔板、壁、肋部等)。主体分隔件1828在主体分隔件1828的第一端上联接到第一主体面板1824,在主体分隔件1828的第二端上联接到第二主体面板1826。以这种方式,主体分隔件1828用于将离开入口区段出口1806的排气流分成要提供给第一催化器构件1346的第一部分排气和要提供给第二催化器构件1354的第二部分排气。在一些实施例中,主体分隔件1828与第一部分1808和第二部分1816之间的中心点对准。在一些实施例中,分配壳体1310不包括主体分隔件1828。
分配壳体1310还包括第一主体通道1830(例如,通路、输送道等)。第一主体通道1830由主体分隔件1828、第一主体面板1824和第二主体面板1826界定。第一主体通道1830经由第一部分1808流体联接到入口区段1800,使得第一主体通道1830配置为经由第一部分1808接收来自入口区段1800的第一部分排气。第一主体通道1830界定沿着第一主体通道1830的长度的区域,并且具有第一横截面面积A13。第一横截面面积A13可以沿着第一主体通道1830的长度变化或恒定。在各种实施例中,第一横截面面积A13近似等于5in2和15in2之间,包括5in2和15in2(例如,4.75in2、5in2、10in2、15in2、15.75in2等)。
分配壳体1310还包括第一出口区段1832(例如,排气口、排出口等)。在一些应用中,第一出口区段1832与第一主体通道1830一体形成。第一出口区段1832包括第一出口区段入口1834。
第一出口区段入口1834流体联接到第一主体通道1830,并且配置为将排气接收到第一主体通道1830。在一些实施例中,第一出口区段入口1834与第一主体通道1830一体形成。第一出口区段入口1834可以例如被焊接、紧固或以其它方式物理附接到第一主体通道1830。
第一出口区段入口1834界定第一出口区段入口面积S3。在各种实施例中,第一出口区段入口面积S3近似等于5in2和25in2之间,包括5in2和25in2(例如,4.75in2、5in2、10in2、15in2、20in2、25in2、26.25in2等)。
第一出口区段1832还包括第一出口区段出口1836(例如,排气口、排出口等)。第一出口区段出口1836流体联接到第一出口区段入口1834,并且配置为接收来自第一出口区段入口1834的第一部分排气。在一些实施例中,第一出口区段出口1836与第一出口区段入口1834一体形成。第一出口区段出口1836可以例如被焊接、紧固或以其它方式物理附接到第一出口区段入口1834。
第一出口区段出口1836以第一出口轴线Θ为中心。换言之,第一出口区段出口1836的横截面的中心点设置在第一出口轴线Θ上。在一些实施例中,第一出口轴线Θ近似平行于第一轴线Ω和/或近似平行于第二轴线Φ。
第一出口区段1832还包括第一出口区段凸缘1838(例如,环状突出部、圆形突起、环形肋部等)。第一出口区段凸缘1838至少部分地围绕第一出口区段出口1836延伸(例如,第一出口区段凸缘1838包围第一出口区段出口1836等)。在一些实施例中,第一出口区段凸缘1838与第一催化器排气导管1312邻接。在各种实施例中,第一出口区段凸缘1838围绕第一催化器排气导管1312卷绕(例如延伸等)。在一些实施例中,第一出口区段凸缘1838是大致环形的。在其它实施例中,第一出口区段凸缘1838是矩形或棱柱形的。
分配壳体1310还包括第二主体通道1840(例如,通路、输送道等)。第二主体通道1840由主体分隔件1828、第一主体面板1824和第二主体面板1826界定。第二主体通道1840经由第二部分1816流体联接到入口区段1800,使得第二主体通道1840配置为经由第二部分1816接收来自入口区段1800的第二部分排气。第二主体通道1840界定沿着第二主体通道1840的长度的区域,并且具有第二横截面面积A14。第二横截面面积A14可以沿着第二主体通道1840的长度变化或恒定。在各种实施例中,第二横截面面积A14近似等于5in2和15in2之间,包括5in2和15in2(例如,4.75in2、5in2、10in2、15in2、15.75in2等)。分配壳体1310还包括第二出口区段1842(例如,排气口、排出口等)。在一些应用中,第二出口区段1842与第二主体通道1840一体形成。
第二出口区段1842包括第二出口区段入口1844。第二出口区段入口1844流体联接到第二主体通道1840,并且被配置为接收来自第二主体通道1840的第二部分排气。在一些实施例中,第二出口区段入口1844与第二主体通道1840一体形成。第二出口区段入口1844可以例如被焊接、紧固或以其它方式物理连接到第二主体通道1840。第二出口区段入口1844界定第二出口区段入口面积S4。在各种实施例中,第二出口区段入口面积S4近似等于5in2和25in2之间,包括5in2和25in2(例如,4.7in2、5in2、10in2、15in2、20in2、25in2、26.25in2等)。
第二出口区段1842还包括第二出口区段出口1846(例如,排气口、排出口等)。第二出口区段出口1846流体联接至第二出口区段入口1844,并被配置为接收来自第二出口区段入口1844的第二部分排气。在一些实施例中,第二出口区段出口1846与第二出口区段入口1844一体形成。第二出口区段出口1846可以例如被焊接、紧固或以其它方式物理附接到第二出口区段入口1844。
第二出口区段出口1846以第二出口轴线μ为中心。换言之,第二出口区段出口1846的横截面的中心点设置在第二出口轴线μ上。在一些实施例中,第二出口轴线μ近似平行于第一轴线Ω和/或近似平行于第二轴线Φ。在一些实施例中,第二出口轴线μ近似平行于入口轴线α。在一些实施例中,第二出口轴线μ近似平行于第一出口轴线Θ。在一些实施例中,第一出口轴线Θ近似平行于第二出口轴线μ,第一出口轴线Θ近似平行于入口轴线δ,以及以下中的至少一者:第一出口轴线Θ近似平行于第一轴线Ω,或者第二出口轴线μ近似平行于第二轴线Φ。在一些实施例中,第一出口轴线Θ与第一轴线Ω重合和/或第二出口轴线μ与第二轴线Φ重合。
第二出口区段1842还包括第二出口区段凸缘1848(例如,环状突出部、圆形突起、环形肋部等)。第二出口区段凸缘1848至少部分地围绕第二出口区段出口1846延伸(例如,第二出口区段凸缘1848包围第二出口区段出口1846等)。在一些实施例中,第二出口区段凸缘1848与第二催化器排气导管1348邻接。在各种实施例中,第二出口区段凸缘1848围绕第二催化器排气导管1348卷绕(例如延伸等)。在一些实施例中,第二出口区段凸缘1848是大致环形的。在其它实施例中,第二出口区段凸缘1848是矩形或棱柱形的。
图21至图25图示了根据一些实施例的分配壳体1310。分配壳体1310包括入口区段2100(例如,通风口、进气口、凹部等)。在一些应用中,入口区段2100与上游排气导管1308一体形成。
入口区段2100包括入口区段入口2102。入口区段入口2102流体联接到上游排气导管1308,并且配置为接收来自上游排气导管1308的排气。在一些实施例中,入口区段入口2102与上游排气导管1308一体形成。入口区段入口2102可以例如被焊接、紧固或以其它方式物理附接到上游排气导管1308。
入口区段入口2102以入口轴线Σ为中心。换言之,入口区段入口2102的横截面的中心点设置在入口轴线Σ上。在一些实施例中,入口轴线Σ近似平行于第一轴线Ω和/或近似平行于第二轴线Φ。
入口区段2100还包括入口区段凸缘2104(例如,环状突出部、圆形突起、环形肋部等)。入口区段凸缘2104至少部分地围绕入口区段入口2102延伸(例如,入口区段凸缘2104包围入口区段入口2102等)。在一些实施例中,入口区段凸缘2104邻接上游排气导管1308。在各种实施例中,入口区段凸缘2104围绕上游排气导管1308卷绕(例如延伸等)。在一些实施例中,入口区段凸缘2104是大致环形的。在其它实施例中,入口区段凸缘2104是矩形或棱柱形的。
入口区段2100还包括入口区段出口2106(例如,排气口、排出口等)。入口区段出口2106流体联接到入口区段入口2102,并配置为接收来自入口区段入口2102的排气。
分配壳体1310还包括第一主体面板2108(例如,板等)。第一主体面板2108联接到入口区段2100并且部分地界定入口区段出口2106。在一些实施例中,第一主体面板2108是平面的。
分配壳体1310还包括第二主体面板2110(例如,板等)。第二主体面板2110联接到入口区段2100,与第一主体面板2108分开,并且部分地界定入口区段出口2106。第一主体面板2108和第二主体面板2110共同界定用于分配壳体1310的外罩(例如,壳体等),排气在其内被按照路线行进。在一些实施例中,第二主体面板2110是平面的。
分配壳体1310还包括主体分隔件2112(例如,分离器、隔板、壁、肋部等)。主体分隔件2112在主体分隔件2112的第一端上联接到第一主体面板2108,在主体分隔件2112的第二端上联接到第二主体面板2110。以这种方式,主体分隔件2112用于将离开入口区段出口2106的排气流分成要提供给第一催化器构件1346的第一部分排气和要提供给第二催化器构件1354的第二部分排气。
分配壳体1310还包括第一主体通道2114(例如,通路、输送道等)。第一主体通道2114由主体分隔件2112、第一主体面板2108和第二主体面板2110界定。第一主体通道2114流体联接到入口区段2100,并且配置为接收来自入口区段2100的第一部分排气。第一主体通道2114界定沿着第一主体通道2114的长度的区域,并且具有第一横截面面积A15。第一横截面面积A15可以沿着第一主体通道2114的长度变化或恒定。在各种实施例中,第一横截面面积A15近似等于15in2和50in2之间,包括15in2和50in2(例如,14.25in2、15in2、20in2、50in2、52.50in2等)。
分配壳体1310还包括第一出口区段2116(例如,排气口、排出口等)。在一些应用中,第一出口区段2116与第一主体通道2114一体形成。第一出口区段2116包括第一出口区段入口2118。第一出口区段入口2118界定第一出口区段入口面积S5。在各种实施例中,第一出口区段入口面积S5近似等于5in2和25in2之间,包括5in2和25in2(例如,4.75in2、5in2、10in2、15in2、20in2、25in2、26.25in2等)。
图22示出了分配壳体1310的细节C的视图。在一些实施例中,分配壳体1310还包括分流器1356(例如,面板、通道构件等)。分流器1356将排气分成第一部分排气(例如,提供到第一催化器排气导管1312中的排气等)和第二部分排气(例如,提供到第二催化器排气导管1348中的排气等)。以这种方式,分流器1356可用于控制排气到第一催化器构件1346和第二催化器构件1354的流量,从而增强排气流后处理系统1300的合意操作。
分流器1356包括第一部分2120(例如,区段、片段、段、板等)。如本文更详细解释的,第一部分2120配置为控制排气朝向第一催化器排气导管1312的流动。第一部分2120包括沿着第一出口区段2116延伸的第一面板2122(例如,底架、主体等)。在各种实施例中,第一面板2122沿着第一出口区段入口2118联接到第一出口区段2116。
第一部分2120还包括一个或更多个第一孔2124(例如,孔口、穿孔等)。第一孔2124被配置为接收来自第一主体通道2114的第一部分排气,并且有助于第一部分排气穿过第一部分2120并到达第一出口区段2116。第一孔2124每个界定第一孔直径D3。在各种实施例中,第一孔直径D3近似等于0.10in和1in之间(例如,0.095in、0.15in、0.4in、1in、1.05in等)。第一孔2124还各自界定第一孔径面积A16。第一孔2124中的每一个的第一孔径面积A16可以不同于第一孔2124中的其它孔的第一孔径面积A16或与其相同。在各种实施例中,第一孔径面积A16各自近似等于0.05in2和1in2之间,包括0.05in2和1in2(例如,0.0475in2、0.05in2、1.0in2、1.25in2等)。在一些实施例中,第一孔2124中的每个的第一孔径面积A16是相等的。
在各种实施例中,第一部分2120和第一出口区段2116界定第一窗口2126(例如,间隙等)。与第一孔2124类似,第一窗口2126被配置为接收来自第一主体通道2114的第一部分排气,并促进第一部分排气通过第一部分2120并到达第一出口区段2116。第一窗口2126界定第一窗口面积A17。在各种实施例中,第一窗口面积A17近似等于0.5in2和5in2之间,包括0.5in2和5in2(例如,0.0475in2、0.5in2、1in2、4in2、5.0in2、5.25in2等)。
所有的第一孔2124的第一孔径面积A16和第一窗口面积A17的总和界定第一部分2120的第一总面积ω。该第一总面积ω是在第一部分2120内和在第一部分2120周围的排气可以穿过其流向第一主体通道2114的面积的全部。在一些实施例中,第一部分2120和第一出口区段2116不界定第一窗口2126。第一部分2120的该第一总面积ω仅包括所有的第一孔2124的第一孔径面积A16的总和。
第一出口区段2116还包括第一出口区段出口2128(例如,排气口、排出口等)。第一出口区段出口2128流体联接到第一出口区段入口2118,并且配置为接收来自第一出口区段入口2118的第一部分排气。在一些实施例中,第一出口区段出口2128与第一出口区段入口2118一体形成。第一出口区段出口2128可以例如被焊接、紧固或以其它方式物理附接到第一出口区段入口2118。
第一出口区段出口2128以第一出口轴线τ为中心。换言之,第一出口区段出口2128的横截面的中心点设置在第一出口轴线τ上。在一些实施例中,第一出口轴线τ近似平行于第一轴线Ω和/或近似平行于第二轴线Φ。
第一出口区段2116还包括第一出口区段凸缘2130(例如,环状突出部、圆形突起、环形肋部等)。第一出口区段凸缘2130至少部分地围绕第一出口区段出口2128延伸(例如,第一出口区段凸缘2130包围第一出口区段出口2128等)。在一些实施例中,第一出口区段凸缘2130与第一催化器排气导管1312邻接。在各种实施例中,第一出口区段凸缘2130围绕第一催化器排气导管1312卷绕(例如延伸等)。在一些实施例中,第一出口区段凸缘2130是大致环形的。在其它实施例中,第一出口区段凸缘2130是矩形或棱柱形的。
分配壳体1310还包括第二主体通道2132(例如,通路、输送道等)。第二主体通道2132由主体分隔件2112、第一主体面板2108和第二主体面板2110界定。第二主体通道2132经由分流器1356的第二部分流体联接到入口区段2100,使得第二主体通道2132配置为经由分流器1356的第二部分接收来自入口区段2100的第二部分排气。第二主体通道2132界定沿着第二主体通道2132的长度的区域,并且具有横截面面积A18。第二横截面面积A18可以沿着第二主体通道2132的长度变化或恒定。在各种实施例中,第二横截面面积A18近似等于15in2和50in2之间,包括15in2和50in2(例如,14.25in2、15in2、20in2、50in2、52.50in2等)。
分配壳体1310还包括第二出口区段2134(例如,排气口、排出口等)。第二出口区段2134流体联接至第二主体通道2132,并配置为接收来自第二主体通道2132的第二部分排气。在一些实施例中,第二出口区段2134与第二主体通道2132一体形成。第二出口区段2134可以例如被焊接、紧固或以其它方式物理附接到第二主体通道2132。
第二出口区段2134包括第二出口区段入口2136。第二出口区段入口2136流体联接到第二主体通道2132,并且配置为接收来自第二主体通道2132的第二部分排气。在一些实施例中,第二出口区段入口2136与第二主体通道2132一体形成。第二出口区段入口2136可以例如被焊接、紧固或以其它方式物理附接到第二主体通道2132。第二出口区段入口2136可以例如被焊接、紧固或以其它方式物理附接到第一主体面板2108。
第二出口区段入口2136界定第二出口区段入口面积S6。在各种实施例中,第二出口区段入口面积S6近似等于5in2和25in2之间,包括5in2和25in2(例如,4.75in2、5in2、10in2、15in2、20in2、25in2、26.25in2等)。
图23图示了分配壳体1310的细节D的视图。分流器1356包括第二部分2138(例如,区段、片段、段、板等)。如本文更详细地解释的,第二部分2138配置为控制朝向第二催化器排气导管1348的排气的流动。第二部分2138包括沿着第二出口区段2134延伸的第二面板2140(例如,底架、主体等)。在各种实施例中,第二面板2140联接到第二出口区段2134。在一些实施例中,主体分隔件2112与第一部分2120和第二部分2138之间的中心点对准。
第二部分2138还包括一个或更多个第二孔2142(例如,孔口、穿孔等)。第二孔2142被配置为接收来自第二主体通道2132的第二部分排气,并且便于第二部分排气穿过第二部分2138并到达第二出口区段2134。第二孔径2142各自界定第二孔直径D4。在各种实施例中,第二孔直径D4近似等于0.25in和1in之间,包括0.25in和1in(包括0.2375in、0.5in、1in、1.25in等)。
第二孔2142也各自界定第一孔径面积A19。第二孔2142中的每个孔的第二孔径面积A19可以与第二孔2142中的其它孔的第二孔径面积A19不同,或者与其相同。在各种实施例中,第二孔径面积A19各自近似等于0.025in2和1in2之间,包括0.025in2和1in2(例如,0.02375in2、0.025in2、0.50in2、1in2、1.05in2等)。在一些实施例中,第二孔2142中的每个孔的第一孔径面积A19是相等的。
在各种实施例中,第二部分2138和第二出口区段2134界定第二窗口2144(例如,间隙等)。与第二孔2142类似,第二窗口2144被配置为接收来自第二主体通道2132的第二部分排气,并促进第二部分排气穿过第二部分2138并到达第二出口区段2134。第二窗口2144界定第二窗口面积A20。在各种实施例中,第二窗口面积A20近似等于0.5in2和5in2之间,包括0.5in2和5in2(例如,0.0475in2、0.5in2、1in2、4in2、5.0in2、5.25in2等)。
所有第二孔2142的第二孔径面积A19和第二窗口面积A20的总和界定第二部分2138的第二总面积τ。该第二总面积τ是在第二部分2138内以及在第二部分2138周围的排气可穿过其流向第二主体通道2132的面积的全部。在一些实施例中,第二部分2138和第二出口区段2134不界定第二窗口2144。第二部分2138的第二总面积τ仅包括所有第二孔2142的第二孔径面积A19的总和。
在各种实施例中,第二总面积τ不等于第一总面积ω。第一总面积ω与第二总面积τ的比率
Figure BDA0004139279180000601
)选择为使得排气的流动在第一催化器排气导管1312和第二催化器排气导管1348之间被平衡(例如,均衡等)。结果是,第一催化器构件1346和第二催化器构件1354接收相同量(例如,每单位时间体积等)的排气。平衡排气在第一催化器排气导管1312和第二催化器排气导管1348之间的流动减轻了具有排气后处理系统1300的内燃发动机上的背压。通过使用分配壳体1310,第一催化器构件间隔长度L3可以近似等于第二催化器构件间隔长度L4。在没有用于平衡流动的部件的其它系统中,排气导管必须具有不同的长度,从而导致总系统长度的增加和不期望的空间要求。
在各种实施例中,比率ι近似等于1.25和10之间,包括1.25和10(包括1.1875、1.25、2、4、10、10.5等)。在各种实施例中,比率ι近似等于1.25和10之间,包括1.25和10,(例如1.1875、1.25、2、4、10、10.5等)。
第二出口区段2134还包括第二出口区段出口2146(例如,排气口、排出口等)。第二出口区段出口2146流体联接到第二出口区段入口2136,并且配置为接收来自第二出口区段入口2136的第二部分排气。在一些实施例中,第二出口区段出口2146与第二出口区段入口2136一体形成。第二出口区段出口2146可以例如被焊接、紧固或以其它方式物理附接到第二出口区段入口2136。
第二出口区段出口2146流体联接至第二催化器排气导管1348,并配置为将第二部分排气提供至第二催化器排气导管1348。在一些实施例中,第二出口区段出口2146与第二催化器排气导管1348一体形成。第二出口区段出口2146可以例如被焊接、紧固或以其它方式物理附接到第二催化器排气导管1348。
第二出口区段出口2146以第二出口轴线σ为中心。换言之,第二出口区段出口2146的横截面的中心点设置在第二出口轴线σ上。在一些实施例中,第二出口轴线σ近似平行于第一轴线Ω和/或近似平行于第二轴线Φ。在一些实施例中,第二出口轴线σ近似平行于入口轴线Σ。在一些实施例中,第二出口轴线σ近似平行于第一出口轴线τ。在一些实施例中,第一出口轴线τ近似平行于第二出口轴线σ,第一出口轴线τ近似平行于入口轴线Σ,以及以下中的至少一者:第一出口轴线τ近似平行于第一轴线Ω,或者第二出口轴线σ近似平行于第二轴线Φ。在一些实施例中,第一出口轴线τ与第一轴线Ω重合和/或第二出口轴线σ与第二轴线Φ重合。
第二出口区段2134还包括第二出口区段凸缘2148(例如,环状突出部、圆形突起、环形肋部等)。第二出口区段凸缘2148至少部分地围绕第二出口区段出口2146延伸(例如,第二出口区段凸缘2148包围第二出口区段出口2146等)。在一些实施例中,第二出口区段凸缘2148与第二催化器排气导管1348邻接。在各种实施例中,第二出口区段凸缘2148围绕第二催化器排气导管1348卷绕(例如延伸等)。在一些实施例中,第二出口区段凸缘2148是大致环形的。在其它实施例中,第二出口区段凸缘2148是矩形或棱柱形的。
在一些实施例中,如图26所示,分配壳体1310设置在第一分解壳体1314的上游,而不是在第一分解壳体1314和第二分解壳体1342的上游。在这些实施例中,排气后处理系统不包括第二分解壳体1342、第一催化器构件排气导管1344、第二配给模块1345、第二喷射器1349、第二还原剂泵1347、第二空气泵1350或第二催化器构件排气导管1352。
上游排气导管1308流体联接到第一分解壳体1314,并配置为接收来自第一分解壳体1314的排气。第一催化器构件1346流体联接至第一催化器排气导管1312并且配置为接收来自第一催化器排气导管1312的排气。类似地,第二催化器构件1354流体联接到第二催化器排气导管1348,并且配置为接收来自第二催化器排气导管1348的排气。
VI.示例性实施例的构型
如本文所使用的,面积是沿着平面(例如,二维平面等)测量的,除非另有指示。除非另有指示,否则该面积可以在不沿着平面设置的方向上改变(例如,沿着与平面正交的方向等)。
虽然本说明书包含许多具体的实施细节,但这些不应被解释为对可能要求保护的范围的限制,而是特定于特定实施方式的特征的描述。本说明书中在分开的实施方式的上下文中描述的某些特征也可以在单个实施方式中组合实施。相反,在单个实施方式的上下文中描述的各种特征也可以在多个实施方式中分开地或以任何合适的子组合实现。此外,尽管特征可以被描述为以某些组合起作用,甚至最初是这样要求保护的,但是在一些情况下,来自要求保护的组合的一个或更多个特征可以从组合中切除,并且要求保护的组合可以指子组合或子组合的变体。
如本文所使用的,术语“基本上”、“大致”、“近似”以及类似术语旨在具有与本公开的主题所涉及的本领域普通技术人员的共同和可接受的用法相一致的广泛含义。查阅本公开的本领域技术人员应该理解,这些术语旨在允许描述所描述和要求保护的某些特征,而不将这些特征的范围限制到所提供的精确数值范围。因此,这些术语应被解释为指示对所描述和要求保护的主题的非实质性或无关紧要的修改或变更被认为在所附权利要求的范围内。
如本文所使用的术语“联接”等是指两个部件直接或间接地彼此连结。这种连结可以是固定的(例如,永久的)或可移动的(例如,可移除的或可释放的)。这种连结可以通过两个部件或两个部件和任何附加的中间部件彼此一体地形成为单个整体主体;两个部件或两个部件和任何附加的中间部件彼此附接来实现。
如本文所用,术语“流体联接到”等是指两个部件或物体具有形成在两个部件或物体之间的通路,其中流体(比如空气、还原剂、空气-还原剂混合物等)可以在有或没有中间的部件或物体的情况下流动。用于实现流体连通的流体联接器或构型的示例可以包括管道、通道或用于实现流体从一个部件或物体流向另一个部件或物体的任何其它合适的部件。
重要的是要注意,在各种示例实施方式中示出的各种系统的结构和布置在性质上仅仅是说明性的而不是限制性的。在所描述的实施方式的精神和/或范围内的所有改变和修改都希望受到保护。应当理解,一些特征可能不是必需的,并且缺少各种特征的实施方式可以被认为在本公开的范围内,该范围由所附的权利要求书界定。当使用语言“一部分”时,项目可以包括一部分项目和/或整个项目,除非特别声明相反。
此外,在元素列表的上下文中,术语“或”是以其包容性的意义(而不是其排他性的意义)使用的,因此当用于衔接元素列表时,术语“或”指列表中的一个、一些或所有元素。除非另有特别说明,否则诸如短语“X、Y和Z中的至少一个”的连词语言根据上下文被理解为被用于表达项目、术语等可以是X;Y;Z;X和Y;X和Z;Y和Z;或者X、Y和Z(即X、Y和Z的任意组合)。因此,除非另有指示,这样的连词语言通常不意在暗示某些实施例要求X中的至少一个、Y中的至少一个和Z中的至少一个每个都存在。
另外,除非另有指示,在此使用的值范围(例如,W1至W2等)包括它们的最大值和最小值(例如,W1至W2包括W1且包括W2等)。此外,值的范围(例如,W1到W2等)不一定要求在值的范围内包括中间值(例如,W1到W2可以仅包括W1和W2等),除非另有指示。

Claims (20)

1.一种排气后处理系统,包括:
壳体组件,所述壳体组件包括:
上游壳体,所述上游壳体以上游壳体轴线为中心,
分解壳体,所述分解壳体联接到所述上游壳体并被配置为接收来自所述上游壳体的排气,
分配壳体,所述分配壳体联接至所述分解壳体并且被配置为接收来自所述分解壳体的排气,以及
催化器构件壳体,所述催化器构件壳体联接至所述分配壳体并且被配置为接收来自所述分配壳体的排气,所述催化器构件壳体以平行于所述上游壳体轴线的催化器构件壳体轴线为中心;
第一催化器构件,所述第一催化器构件在所述催化器构件壳体内延伸并且被配置为接收、处理和输出第一部分排气;以及
第二催化器构件,所述第二催化器构件在所述催化器构件壳体内延伸并且被配置为接收、处理和输出第二部分排气。
2.根据权利要求1所述的排气后处理系统,其中:
所述第一催化器构件包括第一催化器构件入口,所述第一催化器构件入口沿着催化器构件入口平面设置,所述催化器构件入口平面与所述催化器构件壳体轴线正交;
所述第二催化器构件包括第二催化器构件入口,所述第二催化器构件入口沿着所述催化器构件入口平面设置;
所述第一催化器构件包括第一催化器构件出口,所述第一催化器构件出口沿着第一催化器构件出口平面设置,所述第一催化器构件出口平面与所述催化器构件壳体轴线正交,所述第一催化器构件出口平面与所述催化器构件入口平面间隔第一催化器构件间隔长度;
所述第二催化器构件包括第二催化器构件出口,所述第二催化器构件出口沿着第二催化器构件出口平面设置,所述第二催化器构件出口平面与所述催化器构件壳体轴线正交,所述第二催化器构件出口平面与所述催化器构件入口平面间隔第二催化器构件间隔长度;并且
所述第二催化器构件间隔长度等于所述第一催化器构件间隔长度的95%和所述第一催化器构件间隔长度的105%之间,包括所述第一催化器构件间隔长度的95%和所述第一催化器构件间隔长度的105%在内。
3.根据权利要求1所述的排气后处理系统,其中:
所述第一催化器构件以第一催化器构件轴线为中心,所述第一催化器构件轴线平行于所述上游壳体轴线;并且
所述第二催化器构件以第二催化器构件轴线为中心,所述第二催化器构件轴线平行于所述上游壳体轴线。
4.根据权利要求1所述的排气后处理系统,其中:
所述壳体组件还包括分流器,所述分流器包括:
多个第一孔,所述多个第一孔界定第一总面积,以及
多个第二孔,所述多个第二孔界定第二总面积;并且
所述第一总面积与所述第二总面积的比率在1.25和10之间,包括1.25和10在内。
5.根据权利要求4所述的排气后处理系统,其中:
所述分流器包括:
第一端盖,所述第一端盖位于所述第一催化器构件的一部分上,以及
第二端盖,所述第二端盖位于所述第二催化器构件的一部分上;
所述第一孔位于所述第一端盖内;并且
所述第二孔位于所述第二端盖内。
6.根据权利要求5所述的排气后处理系统,其中:
所述第一端盖位于所述第一催化器构件和所述分配壳体之间;并且
所述第二端盖位于所述第二催化器构件和所述分配壳体之间。
7.根据权利要求5所述的排气后处理系统,其中:
所述第一催化器构件位于所述第一端盖和所述分配壳体之间;并且
所述第二催化器构件位于所述第二端盖和所述分配壳体之间。
8.根据权利要求1所述的排气后处理系统,还包括:
配给模块,所述配给模块联接到所述分解壳体并且被配置为向所述分解壳体中提供还原剂;
其中,所述分配壳体被配置为从所述分解壳体接收所述还原剂;并且
其中,所述催化器构件壳体被配置为从所述分配壳体接收所述还原剂。
9.根据权利要求1所述的排气后处理系统,其中,所述壳体组件还包括出口壳体,所述出口壳体联接至所述催化器构件壳体并且被配置为在排气流过所述第一催化器构件或所述第二催化器构件之后接收来自所述催化器构件壳体的排气,所述出口壳体包括出口配件,所述出口配件界定单个出口,所述单个出口用于将已经流过所述第一催化器构件的排气和已经流过所述第二催化器构件的排气从所述出口壳体提供出来。
10.根据权利要求1所述的排气后处理系统,其中:
所述上游壳体被配置为沿平行于所述上游壳体轴线的第一方向向所述分解壳体提供排气;并且
所述催化器构件壳体被配置为便于排气沿平行于所述催化器构件壳体轴线的第二方向流过所述催化器构件壳体,所述第二方向与所述第一方向相反。
11.一种排气后处理系统,包括:
壳体组件,所述壳体组件包括:
催化器构件壳体,所述催化器构件壳体被配置为接收排气,以及
分流器,所述分流器包括:
第一端盖,所述第一端盖具有界定第一总面积的多个第一孔,以及
第二端盖,所述第二端盖具有界定不同于所述第一总面积的第二总面积的多个第二孔;
第一催化器构件,所述第一催化器构件在所述催化器构件壳体内延伸并且被配置为接收、处理和输出第一部分排气;以及
第二催化器构件,所述第二催化器构件在所述催化器构件壳体内延伸并且被配置为接收、处理和输出第二部分排气;
其中,所述第一端盖位于所述第一催化器构件的一部分上;并且
其中,所述第二端盖位于所述第二催化器构件的一部分上。
12.根据权利要求11所述的排气后处理系统,其中,所述第一总面积与所述第二总面积的比率在1.25和10之间,包括1.25和10在内。
13.根据权利要求11所述的排气后处理系统,其中:
所述壳体组件还包括分配壳体,所述分配壳体被配置为向所述催化器构件壳体提供排气;
所述第一端盖位于所述第一催化器构件和所述分配壳体之间;并且
所述第二端盖位于所述第二催化器构件和所述分配壳体之间。
14.根据权利要求11所述的排气后处理系统,其中:
所述壳体组件还包括分配壳体,所述分配壳体被配置为向所述催化器构件壳体提供排气;
所述第一催化器构件位于所述第一端盖和所述分配壳体之间;并且
所述第二催化器构件位于所述第二端盖和所述分配壳体之间。
15.根据权利要求11所述的排气后处理系统,其中:
所述催化器构件壳体以催化器构件壳体轴线为中心;
所述第一催化器构件包括第一催化器构件入口,所述第一催化器构件入口沿着催化器构件入口平面设置,所述催化器构件入口平面与所述催化器构件壳体轴线正交;
所述第二催化器构件包括第二催化器构件入口,所述第二催化器构件入口沿着所述催化器构件入口平面设置;
所述第一催化器构件包括第一催化器构件出口,所述第一催化器构件出口沿着第一催化器构件出口平面设置,所述第一催化器构件出口平面与所述催化器构件壳体轴线正交,所述第一催化器构件出口平面与所述催化器构件入口平面间隔第一催化器构件间隔长度;
所述第二催化器构件包括第二催化器构件出口,所述第二催化器构件出口沿着第二催化器构件出口平面设置,所述第二催化器构件出口平面与所述催化器构件壳体轴线正交,所述第二催化器构件出口平面与所述催化器构件入口平面间隔第二催化器构件间隔长度;并且
所述第二催化器构件间隔长度等于所述第一催化器构件间隔长度的95%和所述第一催化器构件间隔长度的105%之间,包括所述第一催化器构件间隔长度的95%和所述第一催化器构件间隔长度的105%在内。
16.根据权利要求11所述的排气后处理系统,其中,所述壳体组件还包括出口壳体,所述出口壳体联接至所述催化器构件壳体并且被配置为在排气流过所述第一催化器构件或所述第二催化器构件之后接收来自所述催化器构件壳体的排气,所述出口壳体包括出口配件,所述出口配件界定单个出口,所述单个出口用于将已经流过所述第一催化器构件的排气和已经流过所述第二催化器构件的排气从所述出口壳体提供出来。
17.一种排气后处理系统,包括:
壳体组件,所述壳体组件包括:
催化器构件壳体,所述催化器构件壳体以催化器构件壳体轴线为中心并且被配置为接收排气,以及
分流器,所述分流器包括:
多个第一孔,所述多个第一孔界定第一总面积,以及
多个第二孔,所述多个第二孔界定不同于所述第一总面积的第二总面积;
第一催化器构件,所述第一催化器构件在所述催化器构件壳体内延伸并且被配置为接收、处理和输出第一部分排气,所述第一催化器构件通过所述第一孔接收所述第一部分排气或者通过所述第一孔输出所述第一部分排气,所述第一催化器构件包括:
第一催化器构件入口,所述第一催化器构件入口沿着催化器构件入口平面设置,所述催化器构件入口平面与所述催化器构件壳体轴线正交,以及
第一催化器构件出口,所述第一催化器构件出口沿着第一催化器构件出口平面设置,所述第一催化器构件出口平面与所述催化器构件壳体轴线正交,所述第一催化器构件出口平面与所述催化器构件入口平面间隔第一催化器构件间隔长度;以及
第二催化器构件,所述第二催化器构件在所述催化器构件壳体内延伸并且被配置为接收、处理和输出第二部分排气,所述第二催化器构件通过所述第二孔接收所述第二部分排气或者通过所述第二孔输出所述第二部分排气,所述第二催化器构件包括:
第二催化器构件入口,所述第二催化器构件入口沿着所述催化器构件入口平面设置,以及
第二催化器构件出口,所述第二催化器构件出口沿着第二催化器构件出口平面设置,所述第二催化器构件出口平面与所述催化器构件壳体轴线正交,所述第二催化器构件出口平面与所述催化器构件入口平面间隔第二催化器构件间隔长度,所述第二催化器构件间隔长度等于所述第一催化器构件间隔长度的95%和所述第一催化器构件间隔长度的105%之间,包括所述第一催化器构件间隔长度的95%和所述第一催化器构件间隔长度的105%在内。
18.根据权利要求17所述的排气后处理系统,其中,所述壳体组件还包括出口壳体,所述出口壳体联接至所述催化器构件壳体并且被配置为在排气流过所述第一催化器构件或所述第二催化器构件之后接收来自所述催化器构件壳体的排气,所述出口壳体包括出口配件,所述出口配件界定单个出口,所述单个出口用于将已经流过所述第一催化器构件的排气和已经流过所述第二催化器构件的排气从所述出口壳体提供出来。
19.根据权利要求17所述的排气后处理系统,其中,所述第一总面积与所述第二总面积的比率在1.25和10之间,包括1.25和10在内。
20.根据权利要求17所述的排气后处理系统,其中:
所述分流器包括:
第一端盖,所述第一端盖位于所述第一催化器构件的一部分上,以及
第二端盖,所述第二端盖位于所述第二催化器构件的一部分上;
所述第一孔位于所述第一端盖内;并且
所述第二孔位于所述第二端盖内。
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