專利名稱：排氣處理系統(tǒng)和組裝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的示例性實施例涉及用于內(nèi)燃發(fā)動機的排氣系統(tǒng)，且更具體地涉及排氣處理系統(tǒng)和組裝方法。
背景技術(shù)：
用于內(nèi)燃發(fā)動機的典型排氣系統(tǒng)可涉及將排氣處理系統(tǒng)或者組件(典型地氧化催化裝置)布置成與內(nèi)燃發(fā)動機的排氣歧管緊密相鄰。這種排氣處理系統(tǒng)(在此例中稱作緊密聯(lián)接排氣處理系統(tǒng))是典型的催化裝置，其中受控制的排氣組分(如CO、He、NOx、顆粒等)可被轉(zhuǎn)化為非受控制的化合物(如C02、H2O等)。緊密聯(lián)接到發(fā)動機排氣歧管最小化了其在發(fā)動機與排氣處理系統(tǒng)之間行進時的排氣熱損失，從而導致更高溫度和更快的催化活化。因為通常用于處理發(fā)動機排氣的催化劑化合物在超過350°C的溫度下以最佳效率運行，最小化熱損失是重要的。在所述的排氣處理系統(tǒng)的示例性實施例中，催化裝置可以設(shè)置在包括單件汽缸的殼體或者罐中，或者在每個端部都被進口或者出口錐封閉的汽缸構(gòu)件附近，進口和出口錐與內(nèi)燃發(fā)動機的排氣系統(tǒng)流體連通。催化裝置都通常被構(gòu)建成涂有催化劑的、由陶瓷或者金屬構(gòu)成的流通基底，其由布置在所述流通基底的周邊和所述罐的內(nèi)壁之間的絕緣和緩沖墊材料支撐在所述罐的內(nèi)部。排氣處理系統(tǒng)的組裝可涉及使用填充壓桿，其中涂有催化劑的流體基底包裹在墊材料中，然后通過填充壓桿軸向插入(即，填充)通過填充樁并進入罐中。填充樁在墊材料進入罐時壓縮墊材料，允許其一旦基底在罐中正確定位時再膨脹。盡管過程對于排氣處理系統(tǒng)的組裝會是有效的，但是填充樁有時候會使墊不對齊或損壞，導致在內(nèi)燃發(fā)動機的操作期間的耐久性問題。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的示例性實施例中，一種組裝用于內(nèi)燃發(fā)動機的排氣處理系統(tǒng)的方法，用于內(nèi)燃發(fā)動機的排氣處理系包括設(shè)置在罐中的基底和插入基底的外表面周邊和罐的內(nèi)壁之間的絕緣和緩沖墊材料，所述方法包括將絕緣和緩沖墊材料插入膜薄片套筒中，使絕緣和緩沖墊材料經(jīng)受壓縮過程，所述壓縮過程將墊材料壓縮成小于未壓縮厚度的標稱厚度，將絕緣和緩沖墊材料密封在膜薄片套筒中并且將墊插入罐中。在本發(fā)明的另一示例性實施例中，一種用于內(nèi)燃發(fā)動機的排氣系統(tǒng)包括排氣處理系統(tǒng)，其具有設(shè)置在罐中的基底，插入基底的外表面周邊和罐的內(nèi)壁之間的絕緣和緩沖墊材料，以及膜薄片套筒，其使絕緣和緩沖墊材料壓縮和密封成小于未壓縮厚度的標稱厚度。
在本發(fā)明的另一示例性實施例中，一種用于內(nèi)燃發(fā)動機的排氣處理系統(tǒng)，包括設(shè)置在排氣處理系統(tǒng)中的絕緣和緩沖墊材料，以及膜薄片套筒，其真空封裝并且使絕緣和緩沖墊材料密封成小于未壓縮厚度的標稱厚度。結(jié)合附圖，從下面對本發(fā)明的詳細描述中將容易清楚本發(fā)明上述的特點和優(yōu)點，和其它特點和優(yōu)點。


其他目的、特征，優(yōu)點和細節(jié)將僅以示例的方式在下面實施例的具體描述中給出，所述具體描述參考下面附圖
圖1是體現(xiàn)本發(fā)明特征的內(nèi)燃發(fā)動機和相關(guān)排氣處理系統(tǒng)的正視 圖2是體現(xiàn)本發(fā)明特征的圖1的排氣處理系統(tǒng)的剖視 圖3是在未壓縮狀態(tài)的圖2的排氣處理系統(tǒng)的絕緣和緩沖墊材料的視 圖4是在其中安裝之前，在壓縮狀態(tài)的圖2的排氣處理系統(tǒng)的絕緣和緩沖墊材料的視圖；以及
圖5是體現(xiàn)本發(fā)明特征的絕緣和緩沖墊材料和基底組裝的視圖。
具體實施例方式下面的描述本質(zhì)上僅是示例性的，并不意于限制本發(fā)明、其應用或者使用。應當理解的是，對于所有的附圖，相同的附圖標記指示相同或者相應的部件和特征?，F(xiàn)在參考圖1，示例性的實施例涉及排氣系統(tǒng)10，其用于減少內(nèi)燃發(fā)動機12的受控制的排氣組分。應明白內(nèi)燃發(fā)動機12可以是多種結(jié)構(gòu)和類型中的一種，例如汽油機或者柴油機，直列或者V型構(gòu)造。為了便于描述和討論，本發(fā)明將采用所示的直列四氣缸汽油發(fā)動機來進行討論。內(nèi)燃發(fā)動機12包括氣缸體14，其通常由鑄鐵或者輕質(zhì)合金例如鋁構(gòu)成。氣缸體14的下端被油盤16封閉，同時上端被氣缸蓋18和閥蓋20封閉。在示例性實施例中，氣缸蓋18與排氣歧管26相關(guān)聯(lián)，排氣歧管26構(gòu)造成從其中引導燃燒組分或者排氣28。參考圖1和圖2，在示例性實施例中，排氣處理系統(tǒng)40包括構(gòu)造成支撐催化劑基底的罐41。在圖中示出的示例性實施例中，排氣處理系統(tǒng)40構(gòu)造成分體積公共罐(Split Volume Common Can,“SVCC”)式催化轉(zhuǎn)化器,其分別具有第一和第二催化劑基底44和45。催化劑基底44，45可以由陶瓷蜂窩式、金屬蜂窩式或者其它適宜的結(jié)構(gòu)構(gòu)成。在示例性實施例中，主要為從每個基底44，45的上游流體進口 48至下游流體出口 50直接路徑的排氣通道46被大體上縱向延伸的壁52限定，在所述壁52上涂覆有各種催化材料(未示出)使得流經(jīng)催化劑基底44和45的排氣28與催化材料相接觸從而開始化學轉(zhuǎn)化過程。例如，在示例性實施例中，當排氣28橫穿過第一催化劑基底44的長度時，包括例如鉬(Pt)，鈀(Pd)，銠(Rh)的鉬族金屬或者其它適宜的氧化催化劑，或者它們的組合的貴金屬或者鉬族金屬催化劑化合物在氧(“02”)存在的情況下催化一氧化碳(“CO”)氧化成二氧化碳(CO2),以及催化氧化各種碳氫化合物，包括氣態(tài)HC和液態(tài)HC顆粒，其包括可能已經(jīng)引入到排氣28中的未燃燃料或者油以及HC還原劑，以生成H20。當排氣28橫穿過第二催化劑基底45的長度時，包括例如鉬(Pt)，鈀(Pd)，銠(Rh)的鉬族金屬或者其它適宜的氧化催化劑，或者它們的組合的貴金屬或者鉬族金屬催化劑化合物在氧(“02”)存在的情況下催化任何其余的(即，“滑動的”)一氧化碳(“CO”)氧化成二氧化碳(CO2),以及催化氧化各種其余的碳氫化合物，包括氣態(tài)HC和液態(tài)HC顆粒，其包括可能已經(jīng)引入到排氣28中的未燃燃料或者油以及HC還原劑，以生成H20。催化劑化合物的其它組合，例如選擇性催化還原(“SCR”)催化劑，當然也被構(gòu)思，且將基于各種參數(shù)，例如發(fā)動機類型(如，柴油或汽油)以及內(nèi)燃發(fā)動機12的應用和/或所述內(nèi)燃發(fā)動機被運行的車輛類型來選擇。當然構(gòu)思了單個催化劑可以安裝在排氣處理系統(tǒng)40的罐41中來代替上述第一和第二催化劑基底44和45而不影響本發(fā)明應用的范圍。另外，一個或多個基底可以包括未催化的過濾基底，如在排氣顆粒捕集部中普遍使用的，其也不影響本發(fā)明應用的范圍。關(guān)閉罐41的第一進口端54的是與氣缸蓋18的排氣歧管26流體連通的進口端錐56。進口錐56構(gòu)造成接收排氣28并將分別通過第一和第二催化劑基底44和45輸送。相似地，關(guān)閉罐41的第二出口端58的是出口端錐60，其可構(gòu)造成圓錐狀或者半圓錐狀構(gòu)造以將排氣28平穩(wěn)輸送到排氣管62，出口端錐60與排氣管62流體連通。尤其參考圖2、圖3和圖4，絕緣和緩沖墊材料64介于在流通基底44，45的外表面66的周邊和罐41的內(nèi)壁68之間。墊材料64可以是通常稱為膨脹墊的類型，或者可以是非膨脹墊。墊材料64的選擇取決于排氣處理系統(tǒng)40所應用于的內(nèi)燃發(fā)動機12以及其它情況。不論所選擇的絕緣和緩沖墊材料64的類型，墊材料都操作成在罐41內(nèi)支撐第一和第二催化劑基底44，45，從而防止外部撞擊和在其內(nèi)基底移動所造成的損害。另外，墊材料64在催化劑基底44，45和罐41的內(nèi)壁68之間限定熱屏障由此降低罐41的外壁70的溫度。在示例性實施例中，并且具體參照圖3和4，在第一和第二催化劑基底44、45插入罐41之前，每個基底在絕緣和緩沖墊材料64的層中包裹。絕緣和緩沖墊材料64被切割或以其他方式形成為基底44、45的外部尺寸。在設(shè)定尺寸之后，絕緣和緩沖墊材料64被插入膜薄片套筒72中并且經(jīng)受墊材料的壓縮到標稱厚度“t”，圖4中的“t”小于圖3中的其未壓縮厚度“T”。絕緣和緩沖墊材料64密封在膜薄片套筒72中從而維持墊在其壓縮狀態(tài)。在示例性實施例中，墊材料的壓縮通過真空到膜薄片套筒72的應用，隨后在真空下套筒密封。墊材料的真空壓縮的替代方式是利用適合壓力機的機械壓縮。在示例性實施例中，膜薄片套筒72包括低有機膜薄片(“L0FL”)，其在被加熱到排氣處理系統(tǒng)40經(jīng)歷的溫度時經(jīng)受蒸發(fā)、燃燒或以其他形式消耗。盡管不限于L0FL，所選擇的膜薄片套筒72從薄片組中選擇，該薄片組在排氣系統(tǒng)10的加熱/操作期間將基本上完全蒸發(fā)、燃燒或以其他形式消耗從而允許絕緣和緩沖墊材料64膨脹到提供罐41內(nèi)的基底44、45的完全支撐和熱絕緣的尺寸。在示例性實施例中，在絕緣和緩沖墊材料64被壓縮到標稱厚度“t”的真空過程之后，壓縮的墊材料64圍繞一個或多個基底44、45包裹，墊和基底組件軸向地插入罐41中。墊和基底組件的插入可通過使用填充壓桿，如普遍已知的。然而，在使用所公開的本發(fā)明的墊和基底組件的情況下，絕緣和緩沖墊材料64將要求少的或沒有由填充樁的壓縮，導致了對其損壞的低風險。在內(nèi)燃發(fā)動機操作時，LOFL膜薄片套筒72將蒸發(fā)，燃燒或以其他方式消耗在熱排氣環(huán)境中，絕緣和緩沖墊材料64將膨脹以填充基底44、45的外表面66和罐41的內(nèi)壁68之間的間隙。絕緣和緩沖墊材料64的膨脹在罐41中支撐催化劑基底44、45以防外部震動和其中基底運動導致的損壞并且限定了催化劑基底44、45和罐40的內(nèi)壁68之間的熱屏障，減小了罐41的外壁70的溫度?，F(xiàn)在參照圖5，還構(gòu)思了絕緣和緩沖墊材料64可在未壓縮狀態(tài)圍繞催化劑基底44、45包裹，例如圖3所示。在絕緣和緩沖墊材料64應用到催化劑基底44、45之后，墊和基底組件74可放置在膜薄片套筒72中并且真空封裝以圍繞基底的外表面66壓縮絕緣和緩沖墊材料64。墊和基底組件74例如在接縫76處密封在膜薄片套筒72中從而維持絕緣和緩沖墊材料64在其壓縮狀態(tài)直到墊和基底組件74安裝到排氣處理系統(tǒng)40的罐41中。盡管本發(fā)明已經(jīng)參照設(shè)置在催化劑基底和排氣處理系統(tǒng)的罐之間的絕緣和緩沖墊材料的應用描述，由此設(shè)想本發(fā)明將同樣地應用于需要處理這種墊的排氣處理系統(tǒng)的任何區(qū)域。盡管已經(jīng)參照示例性的實施例對本發(fā)明進行了描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應當理解的是，在沒有超出本發(fā)明的范圍的情況下，可以進行各種改變且可以用等同物來替換其元件。另外，在沒有超出本發(fā)明實質(zhì)范圍的情況下，可以進行各種修正以便適應根據(jù)本發(fā)明教導的特定的條件或者材料。因此，本發(fā)明并不意圖局限于用于實施本發(fā)明而披露的特定實施例，相反本發(fā)明將包括在落入本申請范圍之內(nèi)的所有實施例。
權(quán)利要求
1.一種組裝用于內(nèi)燃發(fā)動機的排氣處理系統(tǒng)的方法，用于內(nèi)燃發(fā)動機的排氣處理系包括設(shè)置在罐中的基底和插入基底的外表面周邊和罐的內(nèi)壁之間的絕緣和緩沖墊材料，所述方法包括: 將絕緣和緩沖墊材料插入膜薄片套筒中； 使絕緣和緩沖墊材料經(jīng)受壓縮過程，所述壓縮過程將墊材料壓縮成小于未壓縮厚度的標稱厚度； 將絕緣和緩沖墊材料密封在膜薄片套筒中；并且 將墊插入罐中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的排氣處理系統(tǒng)的組裝方法，其特征在于，其進一步包括: 操作內(nèi)燃發(fā)動機以在熱排氣環(huán)境中使膜薄片套筒蒸發(fā)，燃燒或以其他方式消耗，從而使絕緣和緩沖墊材料膨脹。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的排氣處理系統(tǒng)的組裝方法，其特征在于，壓縮過程包括應用真空到包含絕緣和緩沖墊材料的膜薄片套筒。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的排氣處理系統(tǒng)的組裝方法，其特征在于，其進一步包括: 在墊插入罐之前，圍繞基底包裹壓縮的絕緣和緩沖材料；并且 將墊包裹的基底插入罐中。
5.根據(jù)權(quán)利要求 1所述的排氣處理系統(tǒng)的組裝方法，其特征在于，其進一步包括: 圍繞基底包裹未壓縮的絕緣和緩沖材料； 使墊包裹的基底經(jīng)受壓縮過程，所述壓縮過程將墊材料壓縮成小于未壓縮厚度的標稱厚度； 將墊包裹的基底密封在膜薄片套筒中；并且 將墊包裹的和薄片密封的基底插入罐中。
6.一種用于內(nèi)燃發(fā)動機的排氣系統(tǒng)，包括: 排氣處理系統(tǒng)，其具有設(shè)置在罐中的基底； 插入基底的外表面周邊和罐的內(nèi)壁之間的絕緣和緩沖墊材料；以及 膜薄片套筒，其使絕緣和緩沖墊材料壓縮和密封成小于未壓縮厚度的標稱厚度。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于內(nèi)燃發(fā)動機的排氣系統(tǒng)，其特征在于，使絕緣和緩沖墊材料壓縮和密封包括應用真空到膜薄片套筒。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于內(nèi)燃發(fā)動機的排氣系統(tǒng)，其特征在于，膜薄片套筒包括膜薄片，其在加熱時蒸發(fā)和/或燃燒。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于內(nèi)燃發(fā)動機的排氣系統(tǒng)，其特征在于，膜薄片套筒包括低有機膜薄片。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于內(nèi)燃發(fā)動機的排氣系統(tǒng)，其特征在于，基底包括涂有催化劑的基底。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于內(nèi)燃發(fā)動機的排氣系統(tǒng)，其特征在于，催化劑包括貴金屬或者鉬族金屬催化劑化合物，其包括例如鉬(Pt)，鈀(Pd)，銠(Rh)的鉬族金屬或者其它適宜的氧化催化劑，或者它們的組合。
12.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于內(nèi)燃發(fā)動機的排氣系統(tǒng)，其特征在于，罐進一步包括: 第一進口端，其由與內(nèi)燃發(fā)動機的氣缸蓋的排氣歧管流體連通的進口端錐關(guān)閉；以及第二出口端，其由與排氣系統(tǒng)的排氣管流體連通的出口端錐關(guān)閉。
13.—種用于內(nèi)燃發(fā)動機的排氣處理系統(tǒng),包括: 設(shè)置在排氣處理系統(tǒng)中的絕緣和緩沖墊材料；以及 膜薄片套筒，其真空封裝并且使絕緣和緩沖墊材料密封成小于未壓縮厚度的標稱厚度。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的用于內(nèi)燃發(fā)動機的排氣處理系統(tǒng)，其特征在于，膜薄片套筒包括膜薄片，其在加熱時蒸發(fā)和/或燃燒。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的用于內(nèi)燃發(fā)動機的排氣處理系統(tǒng)，其特征在于，膜薄片套筒包括低有機膜薄片。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的用于內(nèi)燃發(fā)動機的排氣處理系統(tǒng)，其特征在于，膜薄片套筒真空封裝并且使絕緣和緩沖墊材料和其中的催化劑基底密封。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的用于內(nèi)燃發(fā)動機的排氣處理系統(tǒng)，其特征在于，基底包括涂有催化劑的基底。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的用于內(nèi)燃發(fā)動機的排氣處理系統(tǒng)，其特征在于，催化劑包括貴金屬或者鉬族金屬催化劑化合物，其包括例如鉬(Pt)，鈀(Pd)，銠(Rh)的鉬族金屬或者其它適宜的氧化催化劑，或者它們的組合。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的用于內(nèi)燃發(fā)動機的排氣處理系統(tǒng)，其特征在于，其進一步包括: 罐，其包圍膜薄片套筒 ，絕緣和緩沖墊材料和其中的催化劑基底； 第一罐進口端，其由與內(nèi)燃發(fā)動機的氣缸蓋的排氣歧管流體連通的進口端錐關(guān)閉；以及 第二出口端，其由與排氣系統(tǒng)的排氣管流體連通的出口端錐關(guān)閉。
全文摘要
一種用于內(nèi)燃發(fā)動機的排氣處理系統(tǒng)包括設(shè)置在排氣處理系統(tǒng)中的絕緣和緩沖墊材料以及膜薄片套筒，其真空封裝并且使其中的絕緣和緩沖墊材料密封。
文檔編號B01J35/02GK103080492SQ201180042382
公開日2013年5月1日 申請日期2011年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月2日
發(fā)明者R.L.約翰遜 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作有限責任公司