專利名稱：冷卻排氣的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的示例性實(shí)施例涉及流體傳輸設(shè)備，更具體而言，涉及用于冷卻排氣的流
體傳輸設(shè)備。
背景技術(shù)：
采用內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)尤其是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的車輛制造商，為符合當(dāng)前和未來(lái)的關(guān)于釋放 氮氧化物(N0x)(尤其是一氧化氮(NO))，以及未燃燒掉的和部分氧化的碳?xì)浠衔?HC)、 一氧化碳(CO)、微粒物質(zhì)和其它排放物(如硫化氫(H2S)和氨(NH3))的排放標(biāo)準(zhǔn)，處于增 大的壓力之下。為了減少柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的前述排放物，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)通常與柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣 流過(guò)其而被處理的一個(gè)或多個(gè)排氣后處理系統(tǒng)一起工作。 排氣后處理系統(tǒng)通常包括一個(gè)或更多個(gè)后處理裝置，如氧化催化劑、NOx消除裝 置、柴油機(jī)微粒過(guò)濾器(DPF)和硫捕集器。這些后處理裝置通常要求發(fā)動(dòng)機(jī)排氣中存在某 些條件以表現(xiàn)出最佳性能。更具體而言，例如，NOx消除裝置和氧化催化劑，具有相對(duì)窄的 溫度窗口 ，在該溫度窗口內(nèi)，該裝置被啟動(dòng)、再生或以高的轉(zhuǎn)化效率工作。定期地，后處理裝 置要求將排氣和裝置加熱至比發(fā)動(dòng)機(jī)通常所提供的溫度更高的溫度，以達(dá)到后處理裝置的 期望工作溫度。 一個(gè)這種裝置的實(shí)例為柴油機(jī)微粒過(guò)濾器。 現(xiàn)代壓燃發(fā)動(dòng)機(jī)通常將排氣后處理裝置作為滿足苛刻的排放要求的機(jī)構(gòu)。 一些壓 燃發(fā)動(dòng)機(jī)排氣后處理系統(tǒng)采用升高排氣溫度的柴油機(jī)微粒過(guò)濾器(DPF)或其它裝置以實(shí) 現(xiàn)它們的功能。在DPF中，這通常發(fā)生在再生模式期間。對(duì)于DPF而言，有兩個(gè)主要的再生 事件被動(dòng)再生和主動(dòng)再生。在被動(dòng)再生期間，排氣達(dá)到足夠的溫度以促進(jìn)氧化被捕集碳煙 的催化反應(yīng)。在主動(dòng)再生模式中，車載發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊迫使發(fā)動(dòng)機(jī)提高排氣溫度和/或調(diào) 整可用的氧含量，以便促進(jìn)或者停止再生事件。再生事件通常要求排氣溫度在570攝氏度 和650攝氏度之間。當(dāng)經(jīng)歷再生時(shí)，必須控制排氣溫度以避免過(guò)高的尾氣管氣體溫度。當(dāng) 車輛處于再生模式而停下來(lái)時(shí)，這變得尤其重要。多數(shù)車輛生產(chǎn)商利用軟件控制策略和機(jī) 械裝置的結(jié)合來(lái)限制尾氣管排氣溫度。 此外，DPF定期地要求排氣中有相對(duì)高的氧濃度以便于微粒過(guò)濾器的再生。經(jīng)常， 在發(fā)動(dòng)機(jī)的正常工作期間，不是總能達(dá)到所要求的排氣條件。更具體而言，在不使用補(bǔ)充熱 源如處于排氣流中的電加熱器的情況下，燃燒過(guò)程只能一定程度上影響排氣溫度。微粒物 質(zhì)通常可被表征為碳煙，碳煙被DPF捕獲和減少。目前的DPF包含具有能捕獲碳煙微粒的 微小孔隙的分離介質(zhì)。隨著被捕集的材料積聚在DPF中，排氣在DPF中流動(dòng)的阻力增大，從 而造成排氣背壓的增大。此時(shí)必須再生DPF以燃燒掉微粒捕集器中的微粒物質(zhì)/碳煙，從 而減小排氣背壓并增大經(jīng)過(guò)DPF的排氣流動(dòng)。 一種典型的DPF再生方法利用能量源如燃燒 器或電加熱器來(lái)促進(jìn)微粒物質(zhì)的燃燒。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，DPF中的微粒燃燒會(huì)提高從DPF下游的 車輛尾氣管中排出的排氣的溫度。 因此，期望在不對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能有負(fù)面影響的情況下，提供一種用于冷卻從DPF或 任何其它等效裝置排出后的較高溫度排氣的方法和裝置。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例中，提供了一種排氣冷卻設(shè)備，該排氣冷卻設(shè)備具 有第一流體管道；設(shè)置在第一流體管道一端的可變管嘴開(kāi)口 ，該可變管嘴開(kāi)口由從第一 流體管道延伸的形狀記憶合金限定；以及具有入口端和出口端的第二流體管道，可變管嘴 開(kāi)口設(shè)置在第二流體管道中靠近第二流體管道的入口端處，使得圍繞可變管嘴開(kāi)口的外周 和第二流體管道的入口端的內(nèi)表面設(shè)置流體進(jìn)入開(kāi)口 ，形狀記憶合金通過(guò)響應(yīng)于流經(jīng)第一 流體管道的排氣的溫度而朝向或遠(yuǎn)離第一流體管道的中心線運(yùn)動(dòng)，來(lái)改變可變管嘴開(kāi)口的 尺寸。 在本發(fā)明的另一個(gè)示例性實(shí)施例中，提供了一種用于冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)排氣處理裝置的 排氣的方法，該方法包括引導(dǎo)排氣通過(guò)具有可變管嘴開(kāi)口的第一流體管道，該可變管嘴開(kāi) 口由從第一流體管道延伸的形狀記憶合金限定，該可變管嘴開(kāi)口被接收在第二流體管道的 入口端中，該可變管嘴開(kāi)口設(shè)置在第二流體管道中靠近第二流體管道的入口端處，使得圍 繞該形狀記憶合金的外周和第二流體管道的入口端的內(nèi)表面設(shè)置流體進(jìn)入開(kāi)口 ；通過(guò)流體 進(jìn)入開(kāi)口將另一種氣體引入第二流體管道中，該另一種氣體的溫度低于排氣的溫度；在第 二流體管道中將所述另一種氣體與排氣混合以提供混合氣體，該混合氣體的溫度低于排氣 的溫度；以及通過(guò)使形狀記憶合金響應(yīng)于流經(jīng)第一流體管道的排氣的溫度而朝向或遠(yuǎn)離第 一流體管道的中心線運(yùn)動(dòng)，來(lái)改變可變管嘴開(kāi)口的尺寸。 在本發(fā)明的又一個(gè)示例性實(shí)施例中，提供了一種用于車輛的排氣系統(tǒng)，該排氣系 統(tǒng)包括用于接收車輛發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣的排氣管；用于冷卻排氣的排氣冷卻設(shè)備，該排氣冷 卻設(shè)備包括第一流體管道；設(shè)置在第一流體管道一端的可變管嘴開(kāi)口，該可變管嘴開(kāi)口 由從第一流體管道延伸的形狀記憶合金限定；以及具有入口端和出口端的第二流體管道， 可變管嘴開(kāi)口設(shè)置在第二流體管道中靠近第二流體管道的入口端處，使得圍繞可變管嘴開(kāi) 口的外周和第二流體管道的入口端的內(nèi)表面設(shè)置流體進(jìn)入開(kāi)口 ，形狀記憶合金通過(guò)響應(yīng)于 流經(jīng)第一流體管道的排氣的溫度而朝向或遠(yuǎn)離第一流體管道的中心線運(yùn)動(dòng)，來(lái)改變可變管 嘴開(kāi)口的尺寸。 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例，第一流體管道構(gòu)造成用于附接到車輛排氣系統(tǒng) 的排氣管上并且第一流體管道接收排氣，第二流體(例如，較涼的環(huán)境空氣)在排氣通過(guò)本 發(fā)明示例性實(shí)施例的冷卻設(shè)備時(shí)與其混合。 結(jié)合附圖考慮時(shí)，從下面對(duì)實(shí)施本發(fā)明的最佳方式的詳細(xì)描述中，可以容易地看 出本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)以及其它特征和優(yōu)點(diǎn)。


其它的目的、特征、優(yōu)點(diǎn)和細(xì)節(jié)僅作為實(shí)例出現(xiàn)在下面對(duì)實(shí)施例的詳細(xì)描述中，該 詳細(xì)描述參照了附圖，其中 圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)示例性實(shí)施例的排氣冷卻裝置的局部剖視圖；
圖1A是處于第一狀態(tài)的排氣冷卻裝置的一部分的放大剖視圖；
圖1B是處于第二狀態(tài)的排氣冷卻裝置的一部分的放大剖視圖；
圖2是處于第一工作狀態(tài)的排氣冷卻裝置的剖視5
圖3是處于第二工作狀態(tài)的排氣冷卻裝置的剖視圖； 圖4是具有根據(jù)本發(fā)明一個(gè)示例性實(shí)施例的排氣冷卻裝置的排氣系統(tǒng)的示意圖； 圖5是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)可替代示例性實(shí)施例的排氣冷卻裝置的局部剖視圖；以及 圖5A是處于第一狀態(tài)的圖5中排氣冷卻裝置的一部分的放大剖視圖。
具體實(shí)施例方式
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例，提供了一種排氣冷卻設(shè)備。在一個(gè)示例性實(shí)施 例中，排氣冷卻設(shè)備利用可變孔口文氏管來(lái)將冷卻氣體引入到發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣中。在一個(gè)示 例性實(shí)施例中，可變孔口文氏管被用來(lái)冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)后處理裝置的排氣。 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例，可變孔口文氏管設(shè)置在后處理裝置的排氣口下 游且在排氣系統(tǒng)的出口 (例如，排放到環(huán)境空氣中)上游?？勺兛卓谖氖瞎苁褂梦挥谂艢?管或排氣系統(tǒng)的出口上游的管嘴，該管嘴插入到較大的管中，以產(chǎn)生文氏管。
可變孔口文氏管膨脹和收縮以將冷卻氣體引入到排氣流中并提高從流體地聯(lián)接 于排氣后處理裝置的管道的管嘴排出的排氣的速率。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例，提 供了可變孔口文氏管以便僅在期望事件(例如，具有特定溫度范圍的氣體從排氣處理裝置 中排出)期間減小管嘴開(kāi)口，使得僅在這些需要進(jìn)行排氣冷卻的事件期間提供因較小管嘴 開(kāi)口而產(chǎn)生的增大背壓，因此，并非在所有的車輛工作條件期間都提供較小的管嘴開(kāi)口 ，從 而提高系統(tǒng)的總體效率。 在一個(gè)示例性實(shí)施例中，可變管嘴文氏管提供排氣冷卻，而不需要復(fù)雜的活動(dòng)零 件、昂貴的致動(dòng)器和/或計(jì)算機(jī)控制算法，因?yàn)槲刺砑痈鄰?fù)雜的主動(dòng)計(jì)算機(jī)控制閥裝置 就實(shí)現(xiàn)了可變開(kāi)口，而主動(dòng)計(jì)算機(jī)控制閥裝置還需要復(fù)雜的0BD2診斷程序，0BD2診斷程序 可能還需要額外的傳感器來(lái)監(jiān)測(cè)裝置的性能。此外，在非再生事件期間，可變管嘴文氏管冷 卻器減小排氣系統(tǒng)背壓，以獲得提高的發(fā)動(dòng)機(jī)性能和動(dòng)力系燃料效率。 現(xiàn)在參照?qǐng)Dl，示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)示例性實(shí)施例的排氣冷卻設(shè)備10。該排氣 冷卻設(shè)備具有第一流體管道12和第二流體管道14。第一流體管道通過(guò)多個(gè)固定部件或支 架(stand off)16固定連接于第二流體管道，支架16構(gòu)造成提供流動(dòng)路徑以允許流體流入 第二流體管道中。第一流體管道構(gòu)造成接收排氣并具有限定管嘴開(kāi)口 18的管嘴20，管嘴 20定位成將排氣引導(dǎo)到第二流體管道中。 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例，管嘴開(kāi)口是可變管嘴開(kāi)口 ，其能夠縮小成較小 開(kāi)口 (圖1、3、4和5)或者膨脹成較大開(kāi)口 (圖2)，從而提供可變開(kāi)口。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè) 示例性實(shí)施例，可變開(kāi)口的尺寸取決于流經(jīng)該開(kāi)口的排氣的溫度。 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例，第一流體管道的管嘴部分由形狀記憶合金限 定。熱敏形狀記憶合金允許提供減小的直徑(以及增大的背壓)的管嘴僅在需要時(shí)(例如， 在微粒過(guò)濾器再生期間)出現(xiàn)。 形狀記憶合金，也稱為智能合金、記憶金屬、或肌絲，是一種能"記住"其形狀的合 金。在形狀記憶合金從其初始晶體構(gòu)型發(fā)生了變形之后，它能重新獲得其初始幾何形狀。根 據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例，形狀記憶合金在被加熱到預(yù)定溫度時(shí)將發(fā)生變形，而在被 冷卻到預(yù)定溫度以下后將返回其初始構(gòu)型。形狀記憶合金的實(shí)例有銅_鋅_鋁_鎳合金、 銅-鋁-鎳合金、以及鎳-鈦(NiTi)合金。形狀記憶合金改變構(gòu)型的溫度是該合金的一個(gè)特性，能夠通過(guò)改變?cè)摵辖鹬械脑乇榷{(diào)節(jié)。 如上所述并且參照?qǐng)D1A和圖1B，管嘴20由形狀記憶合金20形成并且設(shè)置在或固 定于第一流體管道12的一端上，該形狀記憶合金的遠(yuǎn)端限定可變管嘴開(kāi)口 18。
用于可變管嘴開(kāi)口的形狀記憶合金，應(yīng)該基于其材料性質(zhì)選擇成能實(shí)現(xiàn)該形狀記 憶合金的遠(yuǎn)端48的適當(dāng)動(dòng)作，以根據(jù)流經(jīng)第一管道的流體溫度來(lái)改變管嘴開(kāi)口的尺寸，使 得當(dāng)排氣溫度升高且環(huán)境空氣(溫度和因圍繞排氣冷卻設(shè)備運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的對(duì)流冷卻)不足 以冷卻管嘴時(shí)，限定管嘴開(kāi)口的形狀記憶合金將向內(nèi)偏轉(zhuǎn)，減小管嘴的直徑。這將通過(guò)使進(jìn) 入文氏管的排氣流加速并增大進(jìn)入文氏管裝置的環(huán)境空氣38所用的空間而促生更有效的 文氏管效應(yīng)。從而，利用涼的環(huán)境空氣稀釋了熱的排氣，以提供沿箭頭52方向的稀釋后或 冷卻后的排氣50，達(dá)到了冷卻效果。 在一個(gè)示例性實(shí)施例中，這將在DPF再生事件中發(fā)生并且在環(huán)境空氣溫度高且車 輛不移動(dòng)的時(shí)候會(huì)最有效。這些是需要最大量的排氣冷卻的情況，因?yàn)榕艢庥捎谥镰h(huán)境空 氣的熱耗散而不會(huì)被足夠地冷卻。 另一方面，當(dāng)環(huán)境溫度較涼和/或車輛在移動(dòng)(S卩，冷卻空氣運(yùn)動(dòng)穿過(guò)尾氣管并且 從尾氣管排出的氣體不能集中在固定裝置上)和/或DPF不處于再生模式(g卩，排氣較涼， 例如，低于550攝氏度)時(shí)，管嘴孔口直徑將趨于增大，從而減小系統(tǒng)上的背壓。孔口直徑 的增大將通過(guò)形狀記憶合金向外運(yùn)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)，從而降低文氏管有效性，并減小發(fā)動(dòng)機(jī)背壓。 對(duì)于處在移動(dòng)車輛中的壓燃(即，貧燃)發(fā)動(dòng)機(jī)而言，當(dāng)不需要排氣冷卻時(shí)，這個(gè)效應(yīng)可在 寬范圍的工作條件下減小背壓。減少的限制將提高燃料效率并且將允許發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到更高的 動(dòng)力/轉(zhuǎn)矩，而不超出各種發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)件工作極限。 如圖所示，管嘴開(kāi)口位于第二流體管道的入口端24中。第二流體管道具有設(shè)置在 第二流體管道的入口端和出口端28之間的中間部分26。如圖所示，中間部分中的開(kāi)口的面 積小于入口端和出口端處的開(kāi)口的面積，第二流體管道類似文氏管。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示 例性實(shí)施例，形狀記憶合金構(gòu)造成改變管嘴開(kāi)口的尺寸，這又改變進(jìn)入第二流體管道的開(kāi) 口 ，從而為第二流體管道提供可變孔口 。 現(xiàn)在參照?qǐng)D1-4并且根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例，形狀記憶合金在第一狀態(tài) (圖1A)和第二狀態(tài)(圖1B)之間變化。還參見(jiàn)圖2和圖3，它們示出了處于第一狀態(tài)和第 二狀態(tài)的形狀記憶合金。 在一個(gè)示例性實(shí)施例中，第一狀態(tài)對(duì)應(yīng)于涼的排氣(例如，低于550攝氏度)流經(jīng)
第一流體管道，第二狀態(tài)對(duì)應(yīng)于較熱的排氣(例如，高于570攝氏度)流經(jīng)第一流體管道。
當(dāng)然，應(yīng)該理解，根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例可考慮高于或低于前述溫度的溫度。 在一個(gè)非限制性示例實(shí)施例中，在第一狀態(tài)下外表面40接觸第二流體管道以基
本上封閉第一流體管道或可變管嘴的外周與第二流體管道的開(kāi)口的內(nèi)周之間的開(kāi)口 。可替
代地，在第一狀態(tài)下形狀記憶合金的外表面不接觸第二流體管道，但第一流體管道的外周
與第二流體管道的內(nèi)周之間的開(kāi)口仍然基本封閉。 現(xiàn)在參照?qǐng)D2-4，示出了排氣冷卻設(shè)備的示意圖。如圖所示，第一進(jìn)入管道通過(guò)管 道47聯(lián)接于排氣處理裝置的排氣口。當(dāng)然，第一流體管道12可直接聯(lián)接于排氣處理裝置 46或者可使用任何其它用于提供它們之間流體連通的合適裝置來(lái)將第一流體管道聯(lián)接于 排氣處理裝置。在圖2中，形狀記憶合金處于第一狀態(tài)，第一狀態(tài)對(duì)應(yīng)于涼的排氣(例如，低于550攝氏度)流經(jīng)第一流體管道。在圖3中，形狀記憶合金處于第二狀態(tài)，第二狀態(tài)對(duì) 應(yīng)于較熱的排氣(例如，高于570攝氏度)流經(jīng)第一流體管道。這里，較熱的氣體34——柴 油機(jī)微粒過(guò)濾器46再生過(guò)程的副產(chǎn)物，使形狀記憶合金朝著第一流體管道的中心線偏轉(zhuǎn)， 從而減小管嘴開(kāi)口 18并增大設(shè)置在第一流體管道和第二流體管道之間的進(jìn)入開(kāi)口 30。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)可替代示例性實(shí)施例，也可對(duì)外管或者說(shuō)第二流體管道的入口 端24應(yīng)用第二形狀記憶合金72 (例如參見(jiàn)圖5和圖5A)，以進(jìn)一步增強(qiáng)各種工作條件下的 文氏管效應(yīng)。這里，第二形狀記憶合金將構(gòu)造成沿與第一流體管道的形狀記憶合金相反的 方向運(yùn)動(dòng)。換句話說(shuō)，當(dāng)流經(jīng)第一流體管道的排氣的溫度升高到預(yù)定溫度之上時(shí)(例如，需 要冷卻)，第一流體通道的形狀記憶合金將朝著第一流體管道的中心線運(yùn)動(dòng)，而第二形狀記 憶合金將遠(yuǎn)離第一流體管道的中心線運(yùn)動(dòng)。在又一個(gè)實(shí)施例中，第二形狀記憶合金可構(gòu)造 成對(duì)不同于第一流體管道的形狀記憶合金的溫度(例如，更低的溫度)產(chǎn)生反應(yīng)，因?yàn)樗x 排氣更遠(yuǎn)。 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例，提供了一種用于冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)排氣處理裝置的排 氣的方法。如本文所述，排氣移動(dòng)通過(guò)第一流體管道，第一流體管道具有由從第一流體管道 延伸的形狀記憶合金所限定的管嘴開(kāi)口。管嘴開(kāi)口被接收在具有文氏管構(gòu)型的第二流體管 道的入口端中，以在第一流體管道和第二流體管道之間限定流體進(jìn)入開(kāi)口，用于吸入環(huán)境 空氣并將其與第二流體管道中的排氣混合，以提供從第二流體管道的出口端排出的、冷卻 稀釋后的氣體。 雖然第一和第二流體管道示出為具有圓形的構(gòu)型和開(kāi)口 ，但可以設(shè)想，可考慮第 一和第二流體流動(dòng)管道的任何截面形狀，只要其能實(shí)現(xiàn)期望的結(jié)果，這些構(gòu)型的非限制性 實(shí)例包括卵形、橢圓形、方形、矩形及其等同物。 當(dāng)有排放控制裝置如柴油機(jī)微粒過(guò)濾器(或稱DPF)安裝在第一流體管道的上游
并且為了保持DPF的效率，必須通過(guò)氧化和燃燒掉包含在DPF內(nèi)的積聚的碳煙或微粒物質(zhì)
而定期地再生DPF時(shí)，經(jīng)常期望對(duì)排氣進(jìn)行冷卻。進(jìn)行再生時(shí)，排氣的溫度升高。 雖然已經(jīng)參照車輛排氣系統(tǒng)描述了一個(gè)示例性實(shí)施例，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)
到，所述排氣冷卻設(shè)備可用在涉及氣態(tài)流和液態(tài)流的其它應(yīng)用中。此外，所述排氣冷卻設(shè)備
可構(gòu)造成排氣加熱設(shè)備，在排氣加熱設(shè)備中，形狀記憶合金構(gòu)造成當(dāng)排氣比環(huán)境空氣涼時(shí)
向內(nèi)偏轉(zhuǎn)，從而向冷卻的排氣吸入更熱的環(huán)境空氣。 盡管已經(jīng)參照示例性實(shí)施例描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，在不偏離 本發(fā)明范圍的情況下，可做出各種改變并可用等同物代替其元件。此外，在不偏離本發(fā)明實(shí) 質(zhì)范圍的情況下，可以做出很多修改以使具體情況或材料與本發(fā)明的教導(dǎo)相適應(yīng)。因此，不 意圖將本發(fā)明限于作為為實(shí)施本發(fā)明而設(shè)想的最佳方式公開(kāi)的特定實(shí)施例，相反，本發(fā)明 將包括所有落入本申請(qǐng)范圍內(nèi)的實(shí)施例。
8
權(quán)利要求
一種排氣冷卻設(shè)備，包括第一流體管道；可變管嘴，該可變管嘴限定設(shè)置在第一流體管道一端的開(kāi)口，該可變管嘴由從第一流體管道延伸的形狀記憶合金限定；以及具有入口端和出口端的第二流體管道，所述可變管嘴設(shè)置在第二流體管道中靠近第二流體管道的入口端處，使得圍繞可變管嘴的外周和第二流體管道的入口端的內(nèi)表面設(shè)置流體進(jìn)入開(kāi)口，所述形狀記憶合金通過(guò)響應(yīng)于流經(jīng)第一流體管道的排氣的溫度而朝向或遠(yuǎn)離第一流體管道的中心線運(yùn)動(dòng)，來(lái)改變所述可變管嘴開(kāi)口的尺寸。
2. 如權(quán)利要求1所述的排氣冷卻設(shè)備，其中，第一流體管道通過(guò)多個(gè)支架固定于第二 流體管道，該多個(gè)支架構(gòu)造成在第一流體管道和第二流體管道之間提供流動(dòng)路徑。
3. 如權(quán)利要求1所述的排氣冷卻設(shè)備，其中，第二流體管道還包括在所述入口端和所 述出口端之間限定文氏管的中間部分。
4. 如權(quán)利要求3所述的排氣冷卻設(shè)備，其中，第一流體管道通過(guò)多個(gè)支架固定于第二 流體管道，該多個(gè)支架構(gòu)造成在第一流體管道和第二流體管道之間提供流 動(dòng)路徑。
5. 如權(quán)利要求1所述的排氣冷卻設(shè)備，其中，第一流體管道構(gòu)造成用于附接到車輛排 氣系統(tǒng)的排氣管上，并且當(dāng)所述形狀記憶合金朝向第一流體管道的中心線運(yùn)動(dòng)時(shí)，第一流 體管道中的排氣背壓增大，而當(dāng)所述形狀記憶合金遠(yuǎn)離第一流體管道的中心線運(yùn)動(dòng)時(shí)，第 一流體管道中的排氣背壓減小。
6. 如權(quán)利要求1所述的排氣冷卻設(shè)備，其中，第二流體管道的入口端的一部分由第二 形狀記憶合金限定，第二形狀記憶合金通過(guò)響應(yīng)于流經(jīng)第一流體管道的排氣的溫度而朝向 或遠(yuǎn)離第一流體管道的中心線運(yùn)動(dòng)，來(lái)改變第二流體管道的入口端的尺寸。
7. 如權(quán)利要求6所述的排氣冷卻設(shè)備，其中，第二流體管道還包括在所述入口端和所 述出口端之間限定文氏管的中間部分。
8. 如權(quán)利要求7所述的排氣冷卻設(shè)備，其中，第一流體管道通過(guò)多個(gè)支架固定于第二 流體管道，該多個(gè)支架構(gòu)造成在第一流體管道和第二流體管道之間提供流動(dòng)路徑，并且第 二形狀記憶合金構(gòu)造成響應(yīng)于流經(jīng)第一流體管道的排氣的溫度而沿與第一流體管道的形 狀記憶合金相反的方向運(yùn)動(dòng)。
9. 一種用于冷卻排氣處理裝置的排氣的方法，包括引導(dǎo)排氣通過(guò)具有可變管嘴的第一流體管道，該可變管嘴限定設(shè)置在第一流體管道一 端的開(kāi)口 ，該可變管嘴由從第一流體管道延伸的形狀記憶合金限定并被接收在第二流體管 道的入口端中，該可變管嘴設(shè)置在第二流體管道中靠近第二流體管道的入口端處，使得圍 繞該形狀記憶合金的外周和第二流體管道的入口端的內(nèi)表面設(shè)置流體進(jìn)入開(kāi)口；通過(guò)流體進(jìn)入開(kāi)口將另一種氣體引入第二流體管道中，該另一種氣體的溫度低于排氣 的溫度；在第二流體管道中使所述另一種氣體與排氣混合以提供混合氣體，該混合氣體的溫度 低于排氣的溫度；以及所述形狀記憶合金通過(guò)響應(yīng)于流經(jīng)第一流體管道的排氣的溫度朝向或遠(yuǎn)離第一流體 管道的中心線運(yùn)動(dòng)，改變可變管嘴開(kāi)口的尺寸。
10. 如權(quán)利要求9所述的方法，其中，當(dāng)形狀記憶合金朝向第一流體管道的中心線運(yùn)動(dòng)時(shí)，第一流體管道中的排氣背壓增大，而當(dāng)形狀記憶合金遠(yuǎn)離第一流體管道的中心線運(yùn)動(dòng) 時(shí)，第一流體管道中的排氣背壓減小。
11. 如權(quán)利要求9所述的方法，其中，第一流體管道通過(guò)多個(gè)支架固定連接于第二流體 管道，該多個(gè)支架構(gòu)造成在第一流體管道和第二流體管道之間提供流動(dòng)路徑。
12. 如權(quán)利要求9所述的方法，其中，第二流體管道還包括在所述入口端和所述出口端 之間限定文氏管的中間部分。
13. 如權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述可變管嘴開(kāi)口由從第一流體管道延伸的形狀 記憶合金的遠(yuǎn)端限定。
14. 如權(quán)利要求9所述的方法，還包括通過(guò)使所述形狀記憶合金朝向第一流體管道 的中心線運(yùn)動(dòng)而減小所述可變管嘴開(kāi)口的尺寸，來(lái)增大流經(jīng)所述可變管嘴開(kāi)口的排氣的速 率。
15. 如權(quán)利要求14所述的方法，還包括通過(guò)使所述形狀記憶合金朝向第一流體管道 的中心線運(yùn)動(dòng)而增大所述進(jìn)入開(kāi)口的尺寸。
16. 如權(quán)利要求9所述的方法，其中，第二流體管道的入口端的一部分由第二形狀記憶 合金限定，第二形狀記憶合金通過(guò)響應(yīng)于流經(jīng)第一流體管道的排氣的溫度而朝向或遠(yuǎn)離第 一流體管道的中心線運(yùn)動(dòng)，來(lái)改變第二流體管道的入口端的尺寸，第二形狀記憶合金構(gòu)造 成響應(yīng)于流經(jīng)第一流體管道的排氣的溫度而沿與所述形狀記憶合金相反的方向運(yùn)動(dòng)。
17. —種用于車輛的排氣系統(tǒng)，包括 排氣管，用于接收車輛發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣； 用于冷卻排氣的排氣冷卻設(shè)備，該排氣冷卻設(shè)備包括 第一流體管道；設(shè)置在第一流體管道一端的可變管嘴開(kāi)口 ，該可變管嘴開(kāi)口由從第一流體管道延伸的 形狀記憶合金限定；以及具有入口端和出口端的第二流體管道，所述可變管嘴開(kāi)口設(shè)置在第二流體管道中靠近 第二流體管道的入口端處，使得圍繞所述可變管嘴開(kāi)口的外周和第二流體管道的入口端的 內(nèi)表面設(shè)置流體進(jìn)入開(kāi)口 ，所述形狀記憶合金通過(guò)響應(yīng)于流經(jīng)第一流體管道的排氣的溫度 而朝向或遠(yuǎn)離第一流體管道的中心線運(yùn)動(dòng)，來(lái)改變所述可變管嘴開(kāi)口的尺寸。
18. 如權(quán)利要求17所述的排氣系統(tǒng)，其中，第二流體管道還包括在所述入口端和所述 出口端之間限定文氏管的中間部分，所述可變管嘴開(kāi)口由從第一流體管道延伸的形狀記憶 合金的遠(yuǎn)端限定，所述形狀記憶合金構(gòu)造成使得該形狀記憶合金將朝向第一流體管道的中 心線偏轉(zhuǎn)，其中所述形狀記憶合金減小所述可變管嘴開(kāi)口的尺寸，并且第一流體管道通過(guò) 多個(gè)支架固定于第二流體管道，該多個(gè)支架構(gòu)造成在第一流體管道和第二流體管道之間提 供流動(dòng)路徑。
19. 如權(quán)利要求17所述的排氣系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述形狀記憶合金朝向第一流體管道的 中心線運(yùn)動(dòng)時(shí)，第一流體管道中的排氣背壓增大，而當(dāng)所述形狀記憶合金遠(yuǎn)離第一流體管 道的中心線運(yùn)動(dòng)時(shí)，第一流體管道中的排氣背壓減小。
20. 如權(quán)利要求17所述的排氣系統(tǒng)，其中，第二流體管道的入口端的一部分由第二形 狀記憶合金限定，第二形狀記憶合金構(gòu)造成通過(guò)響應(yīng)于流經(jīng)第一流體管道的排氣的溫度而 朝向或遠(yuǎn)離第一流體管道的中心線運(yùn)動(dòng)，來(lái)改變第二流體管道的入口端的尺寸。
全文摘要
本發(fā)明涉及冷卻排氣的設(shè)備和方法，提供了一種排氣冷卻設(shè)備和用于冷卻排氣的方法。該排氣冷卻設(shè)備具有第一流體管道，第一流體管道具有設(shè)置在第一流體管道一端的可變管嘴開(kāi)口，該可變管嘴開(kāi)口由從第一流體管道延伸的形狀記憶合金限定；以及具有入口端和出口端的第二流體管道，可變管嘴開(kāi)口設(shè)置在第二流體管道中靠近第二流體管道的入口端處，使得圍繞可變管嘴開(kāi)口的外周和第二流體管道的入口端的內(nèi)表面設(shè)置流體進(jìn)入開(kāi)口，形狀記憶合金通過(guò)響應(yīng)于流經(jīng)第一流體管道的排氣的溫度而朝向或遠(yuǎn)離第一流體管道的中心線運(yùn)動(dòng)，來(lái)改變可變管嘴開(kāi)口的尺寸。
文檔編號(hào)F01N3/02GK101737123SQ20091022559
公開(kāi)日2010年6月16日 申請(qǐng)日期2009年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月26日
發(fā)明者A·沃什, C·E·弗里澤五世, L·加西亞 申請(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作公司