專(zhuān)利名稱(chēng):用于處理廢氣的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及用于處理氣體的系統(tǒng)，更具體地說(shuō)，涉及用于有效并有效率地處理來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
用于處理來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣的廢氣處理系統(tǒng)通常安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)的下游，并可以包括柴油顆粒過(guò)濾器或某些其它廢氣處理元件，所述廢氣處理元件布置在廢氣的流動(dòng)路線內(nèi)。廢氣通常被強(qiáng)制穿過(guò)廢氣處理元件，以便例如通過(guò)減少由于發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行而進(jìn)入大氣中的顆粒物質(zhì)或NOx的量來(lái)正面地影響廢氣。
廢氣處理系統(tǒng)可以設(shè)計(jì)成用于(i)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣產(chǎn)生最大的正面影響和(ii)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能產(chǎn)生最小的負(fù)面影響。例如，廢氣處理系統(tǒng)可以設(shè)計(jì)成具有擴(kuò)散器元件和/或各種不同的復(fù)雜幾何形狀，以用于更好地橫跨廢氣處理元件的表面分配廢氣流，同時(shí)對(duì)廢氣流阻產(chǎn)生最小的影響。
授予Cheng等人的美國(guó)專(zhuān)利US 6，712，869公開(kāi)了 ー種廢氣后處理設(shè)備，該廢氣后處理設(shè)備具有流量擴(kuò)散器，所述流量擴(kuò)散器安放在發(fā)動(dòng)機(jī)的下游和后處理元件的上游?！?869專(zhuān)利的擴(kuò)散器用于使集中的速度力流對(duì)著后處理元件散開(kāi)，并整平橫跨后處理元件的廢氣流輪廓。’ 869專(zhuān)利所公開(kāi)的設(shè)計(jì)g在實(shí)現(xiàn)空間有效和流動(dòng)有效的后處理構(gòu)造。

發(fā)明內(nèi)容
可能希望使用這樣ー種改進(jìn)的廢氣處理系統(tǒng)，該廢氣處理系統(tǒng)有效地影響廢氣，同時(shí)最小地影響發(fā)動(dòng)機(jī)性能。此外，可能希望使用這樣ー種改進(jìn)的廢氣處理系統(tǒng)，該廢氣處理系統(tǒng)用成本有效和實(shí)際可制造的方式完成所需的性能特征。
本發(fā)明至少部分地針對(duì)各種不同的實(shí)施例，所述實(shí)施例可以對(duì)后處理效率實(shí)現(xiàn)合乎要求的影響，同時(shí)改善現(xiàn)有系統(tǒng)的ー個(gè)或多個(gè)方面。
按照ー個(gè)示例性實(shí)施例，用于處理來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣的系統(tǒng)包括外殼、流體處理元件和導(dǎo)管(輸送道，管道)。該外殼具有入口和出口，并在該入口和出口之間限定一流動(dòng)路線。流體處理元件布置在外殼的流動(dòng)路線中，并用以處理廢氣。導(dǎo)管與外殼的入口和出ロ中的至少ー個(gè)流體連接。導(dǎo)管包括具有第一軸線的第一口和具有第二軸線的第二 ロ，該第二軸線基本垂直于該第一軸線。第一ロ具有第一橫截面，所述第一橫截面具有內(nèi)徑。第ニ ロ具有整體細(xì)長(zhǎng)的第二橫截面，所述第二橫截面具有內(nèi)部寬度和內(nèi)部長(zhǎng)度。導(dǎo)管的第二橫截面的內(nèi)部長(zhǎng)度小于導(dǎo)管的第一橫截面的內(nèi)徑，該第二橫截面的內(nèi)部寬度大于第一橫截面的內(nèi)徑。
按照另一不例性實(shí)施例，用于處理來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣的系統(tǒng)包括外殼、流體處理元件和導(dǎo)管。該外殼具有入口和出口，并在所述入口和出口之間限定一流動(dòng)路線。該外殼還限定ー縱向軸線。流體處理元件布置在外殼的流動(dòng)路線中，并用以處理廢氣。導(dǎo)管與外、殼的入口和出口之一流體連接。第一導(dǎo)管具有第一口和第二 ロ，第一 ロ具有第一橫截面，所述第一橫截面由一內(nèi)徑限定，第二 ロ具有第二橫截面，所述第二橫截面由內(nèi)部寬度和內(nèi)部長(zhǎng)度限定。第一橫截面設(shè)置在第一平面中，第二橫截面設(shè)置在第二平面中，該第二平面基本垂直于第一平面。第二橫截面的內(nèi)部寬度大于該第二橫截面的內(nèi)部長(zhǎng)度。第一橫截面投射到外殼的縱向軸線上的投影比第二橫截面投射到縱向軸線上的投影更靠近入口和出口中的另ー個(gè)。


圖I是根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例的廢氣處理系統(tǒng)的透視圖；
圖2是圖I的廢氣處理系統(tǒng)的側(cè)視圖；
圖3是圖I的廢氣處理系統(tǒng)的一部分的示意性頂視圖，其中示出廢氣處理系統(tǒng)的 部分B相對(duì)于它在圖I中的位置旋轉(zhuǎn)，以便于廢氣處理系統(tǒng)的舉例說(shuō)明和討論；
圖4是圖I的廢氣處理系統(tǒng)的頂視圖；
圖5是圖I的廢氣處理系統(tǒng)的端視圖；
圖6是根據(jù)另ー不例性實(shí)施例的廢氣處理系統(tǒng)的側(cè)視圖。
盡管附圖示出本發(fā)明的一些示例性實(shí)施例或特征，但各附圖不一定按比例繪出，某些特征可以放大以便提供更好的舉例說(shuō)明或闡述。本文所陳述的例證舉例說(shuō)明示例性的實(shí)施例或特征，且不把這些例證看成是用任何方式限制發(fā)明范圍。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)在詳細(xì)地參照在附圖中示出具體實(shí)施例或特征。整體上，相同或相應(yīng)的標(biāo)號(hào)在附圖中始終用來(lái)涉及相同或相應(yīng)的零部件。應(yīng)該理解，本文所用的術(shù)語(yǔ)“寬度”和“長(zhǎng)度”不一定分別指最短的尺寸或最長(zhǎng)的尺寸，而是與本文附圖和說(shuō)明結(jié)合使用，以便幫助描述和比較實(shí)施例的各種不同的相對(duì)尺寸。還應(yīng)理解，本文所用的術(shù)語(yǔ)“直徑”不一定意味著圓形橫截面。
現(xiàn)在參見(jiàn)圖1、2和3，其中示出廢氣處理系統(tǒng)10，該廢氣處理系統(tǒng)10設(shè)計(jì)用于處于來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣。該系統(tǒng)整體上可以包括外殼12、流體處理元件16以及入口和出口導(dǎo)管20a、20c，所述流體處理元件16布置在外殼12內(nèi)，所述入口和出口導(dǎo)管20a、20c用于將廢氣傳送到外殼12及從外殼12傳送出廢氣。
外殼12可以整體上限定ー縱向軸線Al，外殼12的長(zhǎng)度整體上可以沿該縱向軸線Al延伸。在一個(gè)實(shí)施例中，夕卜殼12可以由一個(gè)或多個(gè)整體柱形的外殼構(gòu)件28a、28b、28c形成，所述柱形外殼構(gòu)件28a、28b、28c具有整體為管狀的壁36a、36b、36c，所述壁36a、36b、36c可以配合以限定外殼12內(nèi)的流動(dòng)路線24，所述流動(dòng)路線整體上沿著或整體平行于縱向軸線Al延伸。應(yīng)該理解，廢氣可在外殼12內(nèi)在特定部位以各種不同的方向流動(dòng)，穿過(guò)外殼12整體產(chǎn)生的廢氣的流動(dòng)路線24可以為整體上沿著或整體上平行于縱向軸線Al的方向，即，離開(kāi)入ロ導(dǎo)管20a和朝向出ロ導(dǎo)管20c的方向。管狀壁36a、36b、36c可以各自具有內(nèi)徑D1、D2、D3，所述內(nèi)徑D1、D2、D3整體上橫向于流動(dòng)路線24延伸。外殼構(gòu)件28a、28b、28c可以彼此拆卸，以便可以接近(進(jìn)入)外殼12的內(nèi)部，例如用以檢修系統(tǒng)10或流體處理元件16。[0018]如圖3中最佳示出的，外殼12可具有第一開(kāi)ロ 30a，該第一開(kāi)ロ貫穿整體管狀的壁36a以形成入口 32a，該外殼12還可具有第二開(kāi)ロ 30c，該第二開(kāi)ロ貫穿整體管狀的壁36c以形成出口 32c。因此，廢氣可以經(jīng)由入口 32a接收到外殼12中，并可經(jīng)由出口 32c離開(kāi)外殼12。在入口 32a和出口 32c之間，廢氣可以沿著整體縱向的流動(dòng)路線24流動(dòng)離開(kāi)入口32a而流向出ロ 32c。因?yàn)榱黧w處理元件可以布置在外殼12內(nèi)和流動(dòng)路線24中，所以隨著廢氣通過(guò)外殼12可以強(qiáng)制廢氣穿過(guò)流體處理元件16。
形成入口 32a和出口 32c的第一和第二開(kāi)ロ 30a、30c可以整體上是細(xì)長(zhǎng)的。各開(kāi)ロ 30a、30c可以具有長(zhǎng)度LI、L2 (例如沿整體平行于縱向軸線Al的方向測(cè)得)并可以具有大于相應(yīng)長(zhǎng)度L1、L2的寬度Wl、W2(例如沿整體平行于外殼12的內(nèi)徑Dl的方向測(cè)得)。在一個(gè)實(shí)施例中，開(kāi)ロ 30a可以具有大于或等于外殼12的管狀壁36a的內(nèi)徑D l的40%的寬度W1。例如，寬度Wl可以大于或等于外殼12的管狀壁36a的內(nèi)徑Dl的50%。在另ー實(shí)施例中，寬度Wl可以大于或等于外殼12的管狀壁36a的內(nèi)徑Dl的60 %。在另ー實(shí)施例中，寬度Wl可以大于或等于外殼12的管狀壁36a的內(nèi)徑Dl的70%。在一個(gè)實(shí)施例中，寬度Wl可以為約175mm,而外殼的管狀壁36a的內(nèi)徑Dl可以為約245mm,從而寬度Wl約為外殼的管狀壁36a的內(nèi)徑Dl的71%。在又一實(shí)施例中，寬度Wl可以大于或等于外殼12的管狀壁36a的內(nèi)徑Dl的80%。
應(yīng)該理解，在某些實(shí)施例中，開(kāi)ロ 30a、30c可以具有相同或基本相同的構(gòu)型?？晒┻x擇地，開(kāi)ロ 30a、30c可以具有相似或顯著不同的構(gòu)型。例如，開(kāi)ロ 30c可以具有與開(kāi)ロ30a相同的寬度或者比開(kāi)ロ 30a更寬或更窄，并可以具有與開(kāi)ロ 30a相同的長(zhǎng)度或者比開(kāi)ロ30a更長(zhǎng)或更短。
如上所述，流體處理元件16可以布置在外殼12的流動(dòng)路線24中，并可以構(gòu)造成處理來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣。例如，流體處理元件16可以是過(guò)濾器元件，該過(guò)濾器元件配置成除去廢氣中的顆粒物質(zhì)。元件16可以附加地或替代性地為催化基質(zhì)，該催化基質(zhì)用于催化NOx、碳?xì)浠衔锘蚱渌鼜U氣成分。附加地或替代性地，元件16可以是用于處理來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣的任何類(lèi)型元件，例如通過(guò)除去、貯存、氧化或用別的方法與廢氣相互作用，以便完成或幫助完成所希望的對(duì)廢氣或其成分的影響。在另ー些實(shí)施例中，流體處理元件可以由兩個(gè)或更多獨(dú)立的(分開(kāi)的)元件制成，所述元件配合在一起以處理廢氣。例如，流體處理元件可以包括過(guò)濾器元件(例如，柴油顆粒過(guò)濾器)和獨(dú)立的催化元件或基質(zhì)(例如，柴油氧化催化劑)。
現(xiàn)在參見(jiàn)圖2，入口導(dǎo)管20a可以構(gòu)造和布置成使廢氣與外殼12的入ロ 32a連通。入ロ導(dǎo)管20a可以例如通過(guò)圍繞入ロ 32a的周邊在入ロ導(dǎo)管20a和管狀壁36a之間焊接連接來(lái)與入口 32a剛性地流體連接。在圖2的實(shí)施例中，入口導(dǎo)管20a在開(kāi)ロ 30a附近與管狀壁36a連接，并構(gòu)造成使得廢氣經(jīng)由入ロ導(dǎo)管20a并進(jìn)入入ロ 32a的流動(dòng)路線40a沿大致平行于縱向軸線Al的方向進(jìn)入入口導(dǎo)管20a，然后沿大致橫向于縱向軸線AI的方向離開(kāi)入ロ導(dǎo)管20a (并進(jìn)入入ロ 32a)。
入口導(dǎo)管20a可以整體上限定兩個(gè)基本垂直的軸線，即第一軸線A2a和第二軸線A2b (見(jiàn)圖5)，并可以形成流動(dòng)路線40a，該流動(dòng)路線40a整體上沿該第一軸線A2a和第二軸線A2b布置。第一軸線A2a可以沿整體平行于縱向軸線Al的方向延伸，第二軸線A2b可以沿整體橫向于縱向軸線Al的方向延伸。在這種構(gòu)型中，經(jīng)由入口導(dǎo)管20a傳送到外殼12內(nèi)的廢氣基本上與整體沿流動(dòng)路線24流動(dòng)的方向相反。
入口導(dǎo)管20a可以包括入口 44a的出口 48a，所述入口 44a整體上沿著入口導(dǎo)管20a的第一軸線A2a布置，廢氣流穿過(guò)該入口 44a進(jìn)入入口導(dǎo)管20a，而出口 48a整體上沿著入口導(dǎo)管20a的第二軸線A2b布置，廢氣流穿過(guò)所述出口 48a離開(kāi)入口導(dǎo)管20a。入口44a可以具有大致圓形的橫截面46a，該橫截面46a具有內(nèi)徑D4a (例如沿整體橫穿外殼12的縱向軸線Al的方向測(cè)得)和廢氣可以穿過(guò)其流動(dòng)的相關(guān)截面積。
出ロ 48a可以布置在外殼12的入口 32a附近，并可以在入口 32a附近具有整體細(xì)長(zhǎng)的橫截面50a。出ロ 48a的橫截面50a可以具有內(nèi)徑或長(zhǎng) 度L3a，該內(nèi)徑或長(zhǎng)度例如沿整體平行于外殼12的縱向軸線Al的方向測(cè)得。如圖2的實(shí)施例中所示，出ロ 48a的橫截面50a的內(nèi)部長(zhǎng)度L3a可以比入口 44a的橫截面46a的內(nèi)徑D4a小。
出口 48a的橫截面50a可以具有一內(nèi)部寬度W3a (圖5)，該內(nèi)部寬度W3a例如在整體垂直于內(nèi)部長(zhǎng)度L3a的方向上測(cè)得。橫截面50a的內(nèi)部寬度W3a可以大于橫截面50a的內(nèi)部長(zhǎng)度L3a，因此橫截面50a具有細(xì)長(zhǎng)的構(gòu)型。橫截面50a的內(nèi)部寬度W3a也可以大于入口 44a的橫截面46a的內(nèi)徑D4a。在一個(gè)實(shí)施例中，橫截面50a的內(nèi)部寬度W3a可以等于或大于外殼12的管狀壁36a的內(nèi)徑Dl的40%。例如，橫截面50a的內(nèi)部寬度W3a可以等于或大于外殼12的管狀壁36a的內(nèi)徑Dl的50%。在另ー實(shí)施例中，橫截面50a的內(nèi)部寬度W3a可以等于或大于外殼12的管狀壁36a的內(nèi)徑Dl的60%。在另ー實(shí)施例中，橫截面50a的內(nèi)部寬度W3a可以等于或大于外殼12的管狀壁36a的內(nèi)徑Dl的70%。在一個(gè)實(shí)施例中，內(nèi)部寬度W3a可以為約175mm，而外殼12的管狀壁36a的內(nèi)徑Dl可以為約245mm，因此橫截面50a的內(nèi)部寬度W3a近似等于外殼12的管狀壁36a的內(nèi)徑Dl的71 %。在還有另ー個(gè)實(shí)施例中，橫截面50a的內(nèi)部寬度W3a可以等于或大于外殼12的管狀壁36a的內(nèi)徑Dl 的 80%。
按照ー個(gè)示例性實(shí)施例，入口 44a和出ロ 48a之間的過(guò)度可以是大致漸變的過(guò)度。例如，如圖5中最佳看出的，入口導(dǎo)管20a的寬度從入口 44a(此處寬度等于D4a)到出ロ48a(此處寬度等于W3a)的增加可以基本上與距外殼12的距離成比例(例如，入口導(dǎo)管20a的寬度的變化率可以具有基本恒定的斜率)。因此，入口導(dǎo)管20a的部分越靠近外殼12，它就變得越寬。這產(chǎn)生大致筆直的錐形外觀，如從外殼12的端部所看到的。同樣，如在圖2中最佳看出的，入ロ導(dǎo)管20a的流動(dòng)路線長(zhǎng)度尺寸從入ロ 44a處的長(zhǎng)度L5a (該長(zhǎng)度L5a等于D4a)逐漸地減少到在入口 44a和出口 48a之間的一點(diǎn)處的長(zhǎng)度L4a，然后減少到在出口48a處的長(zhǎng)度L3a。因此，隨著廢氣流從入口 44a移動(dòng)到出ロ 48a，流動(dòng)路線長(zhǎng)度尺寸逐漸地變得更小。例如，入口導(dǎo)管20a的流動(dòng)路線長(zhǎng)度尺寸的減少可以與入口導(dǎo)管20a內(nèi)沿著流動(dòng)路線的距離成正比(例如，流動(dòng)路線長(zhǎng)度尺寸的變化率可以具有基本恒定的斜率)。在另一些實(shí)施例中，寬度的増加和流動(dòng)路線長(zhǎng)度尺寸的減少可以不是比例或線性的。例如，寬度或流動(dòng)路線長(zhǎng)度尺寸的變化率(或斜率)可以沿著入口導(dǎo)管20a在不同的部位變化。
出ロ 48a的橫截面50a的截面積可以大于入ロ 44a的橫截面46a的截面積。截面積比AR可以通過(guò)將橫截面50a的截面積除以橫截面46a的截面積定義。在一個(gè)實(shí)施例中，截面積比AR可以等于或大于約I. I。在另ー實(shí)施例中，截面積比AR可以等于或大于約I. 5。在又一實(shí)施例中，截面積比AR在約I. 6-1. 8的范圍內(nèi)，例如為約1.7?？刂平孛娣e比AR有助于控制發(fā)動(dòng)機(jī)上的反壓以及廢氣流入外殼12的速度。截面積比AR還有助于控制流入外殼12和流向處理元件16的流量分配。
入ロ導(dǎo)管20a可以以一種方位連接到外殼12,在該方位中橫截面46a沿著外殼12的縱向軸線Al的位置比第二橫截面50a沿著縱向軸線Al (例如，如當(dāng)入口導(dǎo)管20a的第一軸線A2a基本平行于外殼12的縱向軸線Al吋)的位置更靠近出口導(dǎo)管20c。例如，入口導(dǎo)管20a可以構(gòu)造成使得在橫截面46a投射到縱向軸線Al上的投影Pl和橫截面50a投射到縱向軸線Al上的投影P2之間有ー距離XI。距離Xl的值可以根據(jù)可連接到入口導(dǎo)管20a上的任何部件的包裝限制和設(shè)計(jì)而變動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施例中，距離Xl可小于77mm。在另ー實(shí)施例中，距離Xl可等于77mm 或IOOmm或者在77_100mm之間。在另ー實(shí)施例中，距離Xl可等于IOOmm或125mm或者在100_125mm之間。在又一實(shí)施例中，距離Xl可大于125mm。
在各種不同的實(shí)施例中，出口導(dǎo)管20c的尺寸、布置、特征和構(gòu)型(例如，A2c、D4c、L3c、L4c、L5c、P3、P4、W3c、40c、44c、46c、48c 和 50c、X3 等)可以基本上與上述入口導(dǎo)管20a的那些相同。圖1-5示出這樣的實(shí)施例，在該實(shí)施例中出口導(dǎo)管20c與入口導(dǎo)管20a的方位相比旋轉(zhuǎn)180°，并用基本上與入口導(dǎo)管20a布置并連接到入口 32a上的方式相同的方式附接到出口 32c上。當(dāng)然，可供選擇的實(shí)施例可以設(shè)計(jì)不同的尺寸、布置或構(gòu)型。
現(xiàn)在參見(jiàn)圖4，出口導(dǎo)管20c可以構(gòu)造并布置成使廢氣與外殼12的出口 32c連通。出口導(dǎo)管20c可以例如通過(guò)圍繞出ロ 32c的周邊形成在出口導(dǎo)管20c和管狀壁36c之間的焊接連接來(lái)與出ロ 32c剛性地流體連接。在圖4的實(shí)施例中，出口導(dǎo)管20c在開(kāi)ロ 30c附近與管狀壁36c連接，并構(gòu)造成使得廢氣的穿過(guò)外殼12的出口 32c并進(jìn)入出口導(dǎo)管20c的流動(dòng)路線40c沿整體橫向于縱向軸線Al的方向進(jìn)入出口導(dǎo)管20c，然后沿整體平行于縱向軸線Al的方向離開(kāi)出口導(dǎo)管20c。
出口導(dǎo)管20c整體上可以限定兩個(gè)基本垂直的軸線，即第一軸線A2c和第二軸線A2d，并可以形成一流動(dòng)路線40c，該流動(dòng)路線整體上沿著第二軸線A2d和第一軸線A2c布置。第一軸線A2c可以沿大致平行于縱向軸線Al的方向延伸，而第二軸線A2d可以沿大致橫向于縱向軸線Al的方向延伸。在這種構(gòu)型中，從外殼12傳送并進(jìn)入出口導(dǎo)管20c的廢氣基本上與整體上沿著第一軸線A2c流動(dòng)的方向相反。
出口導(dǎo)管20c可以包括入口 48c和出口 44c，所述入口 48c整體上沿著出口導(dǎo)管20c的第二軸線A2d布置，廢氣流穿過(guò)所述入口 48c進(jìn)入出口導(dǎo)管20c，而出口 44c整體上沿著出口導(dǎo)管20c的第一軸線A2c布置，廢氣流穿過(guò)所述出口 44c離開(kāi)出口導(dǎo)管20c。出口44c可以具有整體上是圓形的橫截面46c，該橫截面46c具有內(nèi)徑D4c (例如，沿大致橫向于外殼12的縱向軸線Al的方向測(cè)得)和相關(guān)截面積，廢氣可穿過(guò)該截面積流動(dòng)。
入口 48c可以布置在外殼12的出口 32c附近，并可在出ロ 32c附近具有整體細(xì)長(zhǎng)的橫截面50c。入口 48c的橫截面50c可以具有內(nèi)徑或長(zhǎng)度L3c，該內(nèi)徑或長(zhǎng)度L3c例如在整體平行于外殼12的縱向軸線Al的方向上測(cè)得。如圖4的實(shí)施例中所示，入口 48c的橫截面50c的內(nèi)部長(zhǎng)度L3c可以小于出口 44c的橫截面46c的內(nèi)徑D4c。
入口 48c的橫截面50c可以具有ー內(nèi)部寬度W3c (圖5)，該內(nèi)部寬度W3c例如在整體上垂直于內(nèi)部長(zhǎng)度L3c的方向上測(cè)得。橫截面50c的內(nèi)部寬度W3c可以大于橫截面50c的內(nèi)部長(zhǎng)度L3c，以使橫截面50c具有細(xì)長(zhǎng)的構(gòu)型。橫截面50c的內(nèi)部寬度W3c也可以大于出口 44c的橫截面46c的內(nèi)徑D4c。在一個(gè)實(shí)施例中，橫截面50c的內(nèi)部寬度W3c可以等于或大于外殼12的管狀壁36c的內(nèi)徑D3的40%。例如，橫截面50c的內(nèi)部寬度W3c可以等于或大于外殼12的管狀壁36c的內(nèi)徑D3的50%。在另一實(shí)施例中，橫截面50c的內(nèi)部寬度W3c可以等于或大于外殼12的管狀壁36c的內(nèi)徑D3的60%。在另一實(shí)施例中，橫截面50c的內(nèi)部寬度W3c可以等于或大于外殼12的管狀壁36c的內(nèi)徑D3的70%。在ー個(gè)實(shí)施例中，內(nèi)部寬度W3c可為約175mm，而外殼12的管狀壁36c的內(nèi)徑D3可以為約245mm，因此橫截面50c的內(nèi)部寬度W3c近似等于外殼12的管狀壁36c的內(nèi)徑D3的71%。在又一實(shí)施例中，橫截面50c的內(nèi)部寬度W3c可以等于或大于外殼12的管狀壁36c的內(nèi)徑D3的80%。
按照ー個(gè)示例性實(shí)施例，出ロ 44c和入ロ 48c之間的過(guò)度可以是大致漸進(jìn)的過(guò)度。例如，如在圖5中最佳看出的，出口導(dǎo)管20c的寬度從出口 44c (此處寬度等于D4c)到入口48c(此處寬度等于W3c)的增加可以基本與距外殼12的距離成比例(例如，出口導(dǎo)管20c的寬度的變化率可以具有基本恒定的斜率)。因此，出口導(dǎo)管20c的部分越靠近外殼12，該部分就可變得越寬。這產(chǎn)生整體上筆直的錐形外觀，如從外殼12的端部所看到的。同樣，如在圖4中最佳看出的，出口導(dǎo)管20c的流動(dòng)路線長(zhǎng)度尺寸逐漸地從入口 48c處的長(zhǎng)度L3c增加到出ロ 44c和入口 48c之間一點(diǎn)處的長(zhǎng)度L4c，然后在出ロ 44c處增加到長(zhǎng)度L5c (該長(zhǎng)度L5c等于D4c)。因此，隨著廢氣流從入口 48c移動(dòng)到出ロ 44c，流動(dòng)路線長(zhǎng)度尺寸逐漸地變大。例如，出口導(dǎo)管20c的流動(dòng)路線長(zhǎng)度尺寸可以在出口導(dǎo)管20c內(nèi)沿著流動(dòng)路線的距離成比例(例如，流動(dòng)路線長(zhǎng)度尺寸的變化率可以具有基本恒定的斜率)。在另ー些實(shí)施例中，從出ロ 44c到入口 48c的寬度的增加以及從入口 48c到出ロ 44c的流動(dòng)路線長(zhǎng)度尺寸的增加可以不是成比例的或線性的。例如，寬度或流動(dòng)路線長(zhǎng)度尺寸的變化率(斜率)可以沿著出ロ導(dǎo)管20c在不同部位處變化。
入口 48c的橫截面50c的截面積可以大于出ロ 44c的橫截面46c的截面積。截面積比AR可以通過(guò)橫截面50c的截面積除以橫截面46c的截面積來(lái)定義。在一個(gè)實(shí)施例中，截面積比AR可以等于或大于約I. I。在另ー實(shí)施例中，截面積比AR可以等于或大于約I. 2。在另ー實(shí)施例中，截面積比AR可以等于或大于約1.5。在另外的實(shí)施例中，截面積比AR可以在約I. 6-1. 8的范圍內(nèi)，例如為約1.7?？刂平孛娣e比AR有助于控制發(fā)動(dòng)機(jī)上的反壓以及廢氣流出外殼12的速度。
出ロ導(dǎo)管20c可以以一個(gè)方位連接到外殼12上,在該方位中橫截面46c沿著外殼12的縱向軸線Al的位置比第二橫截面50c沿著縱向軸線Al (例如，如當(dāng)出口導(dǎo)管20c的第ー軸線A2c基本平行于外殼12的縱向軸線Al吋)的位置更靠近入口導(dǎo)管20a。例如，出口導(dǎo)管20c可構(gòu)造成使得在橫截面46c投射到縱向軸線Al上的投影P3和橫截面50c投影到縱向軸線Al上的投影P4之間存在距離X3。距離X3的值可以根據(jù)可連接到出口導(dǎo)管20c上的任何部件的包裝限制和設(shè)計(jì)改變。在一個(gè)實(shí)施例中，距離X3可小于77mm。在另ー實(shí)施例中，距離X3可等于77mm或IOOmm或者在77_100mm之間。在另一實(shí)施例中，距離X3可等于IOOmm或125mm或者在100_125mm之間。在另外的實(shí)施例中，距離X3可大于125mm。
為有助于控制廢氣流穿過(guò)入ロ導(dǎo)管20a和/或出口導(dǎo)管20c，入口導(dǎo)管20a和出口導(dǎo)管20c之一或全部二者可以任選地包括一個(gè)或多個(gè)葉片，如圖I和5中所示的葉片60c。在一個(gè)實(shí)施例中，葉片60c是基本上扁平的板，該板安放在出口導(dǎo)管20c內(nèi)并接近出口 44c 附近，并以基本平行于橫截面50c的方位布置。在另ー些實(shí)施例中，可以將ー個(gè)或多個(gè)葉片放置在出ロ導(dǎo)管20c和/或入ロ導(dǎo)管20a內(nèi)的ー個(gè)或多個(gè)部位(例如，在入ロ導(dǎo)管20a的入口 44a和/或出口 48a附近，或者在出口導(dǎo)管20c的出口 44c和/或入口 48c的附近)。在另ー些實(shí)施例中，葉片可以采取各種各樣不同的形狀、尺寸和構(gòu)型中的ー種或多種。
現(xiàn)在參見(jiàn)圖5，入口和出口導(dǎo)管20a和20c可以根據(jù)具體應(yīng)用的情況或需要而彼此相對(duì)地圍繞外殼12的周邊安放在不同的角位置處。例如，入口導(dǎo)管20a和出口導(dǎo)管20c可圍繞外殼12安放成使得入口導(dǎo)管20a的第二軸線A2b和出口導(dǎo)管20c的第二軸線A2d彼此相對(duì)成角度Θ取向。按照不同的示例性和可供選擇的實(shí)施例，角度Θ可以是在0°和360°之間(含)的任何角度。在一個(gè)實(shí)施例中，角度Θ可以在(并可以包括)0°和90°之間。在另ー實(shí)施例中，角度Θ可以在(并可以包括)90°和180°之間。在另ー實(shí)施例中，角度Θ可以在(并可以包括)180°和270°之間。在另外的實(shí)施例中，角度Θ可以在(并可以包括)270°和390。之間。
入口導(dǎo)管20a可具有與出口導(dǎo)管20c的內(nèi)徑量度D4c、L3c、W3c基本相同的內(nèi)徑量度D4a、L3a、W3a。因此，在一個(gè)實(shí)施例中，可以用同樣的部件來(lái)形成入ロ導(dǎo)管20a和出口導(dǎo)管20c。這使得可降低通常與較大體積相關(guān)的成本。由于具有在裝配期間改變這些部件 20a、20c的旋轉(zhuǎn)布置的能力，所以可以用較少外殼12構(gòu)型適應(yīng)不同的連接要求或外殼位置要求，例如以便適應(yīng)不同的OEM卡車(chē)或機(jī)械制造技術(shù)規(guī)格，例如所需的入ロ導(dǎo)管20a和出口導(dǎo)管20c之間的刺穿點(diǎn)(連接)距離，其用于將廢氣處理系統(tǒng)10連接到發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)上。
如圖2和6中所示，可以在裝配期間通過(guò)將入口導(dǎo)管20a和出口導(dǎo)管20c之一或二者在導(dǎo)管面向內(nèi)的位置(入口導(dǎo)管20a和出口導(dǎo)管20c 二者處在圖2中的位置)和導(dǎo)管面向外的位置(入口導(dǎo)管20a和出口導(dǎo)管20c 二者處在圖6中的位置)之間旋轉(zhuǎn)180°來(lái)選擇性地改變廢氣處理系統(tǒng)10的構(gòu)型。因此，廢氣處理系統(tǒng)10可以布置成下述ー種構(gòu)型入口導(dǎo)管20a和出口導(dǎo)管20c 二者都面向內(nèi)(圖2)的構(gòu)型，入口導(dǎo)管20a和出口導(dǎo)管20c二者都面向外(圖6)的構(gòu)型，入口導(dǎo)管20a面向內(nèi)而出口導(dǎo)管20c面向外的構(gòu)型，或者入ロ導(dǎo)管20a面向外而出ロ導(dǎo)管20c面向內(nèi)的構(gòu)型。
エ業(yè)適用性
在本文(例如，圖2)所述的上述布置和實(shí)施例的至少其中某種的情況下，若利用下述入ロ導(dǎo)管20a，該入ロ導(dǎo)管20a具有比內(nèi)徑D4a (在一個(gè)實(shí)施例中，連接到來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣管路上)短的內(nèi)徑L3a (在入口 32a處連接到外殼12上)，則外殼12的軸向長(zhǎng)度(例如，如沿著縱向軸線Al測(cè)得的)可以減至最小，同時(shí)適應(yīng)較大的排氣管路(未示出)，例如具有與入口導(dǎo)管20a的內(nèi)徑D4a相同的連接直徑的排氣管路。若例如用如上面相對(duì)于圖4所述的輸出導(dǎo)管，則可以有助于類(lèi)似的軸向長(zhǎng)度的最小化。
此外，可以預(yù)料，在一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)使用具有較寬開(kāi)ロ(例如，如通過(guò)圖5中的尺寸W3a與圖2中的尺寸D4a比較所指出的)的入ロ導(dǎo)管20a來(lái)將廢氣傳送到外殼12的入ロ 32a，則廢氣到流體處理元件16上的分配可以更有效，因?yàn)榕c入口導(dǎo)管20a具有用于將廢氣傳送到入口 32a中的較窄開(kāi)ロ相比，廢氣可以形成較寬的流動(dòng)路線，該流動(dòng)路線從入ロ導(dǎo)管20a移動(dòng)并進(jìn)入外殼12。因此，從入口導(dǎo)管20a傳送到外殼12中的廢氣可以更均勻地橫過(guò)保持在外殼12內(nèi)的廢氣處理元件16的表面分配，因?yàn)槿肟趯?dǎo)管20a(和入口 32a)有助于更寬的流動(dòng)路線進(jìn)入外殼12。此外，用這種布置可以實(shí)現(xiàn)正廢氣流動(dòng)速度效應(yīng)。
另外，可以預(yù)料，在一個(gè)實(shí)施例中，與入口導(dǎo)管具有從第一橫截面移動(dòng)到第二橫截面并進(jìn)入外殼的入口的較恒定的或減少的截面積相比，通過(guò)將入口導(dǎo)管20a的截面積從在第一橫截面46a處的第一截面積増加到在第二橫截面48a處的更大的(例如更寬的)截面積，發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管路(例如，發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的下游)上的反壓將減小。此外，通過(guò)使用具有不同的第一和第二橫截面48c、46c的出口導(dǎo)管20c，如上面例如相對(duì)于圖4所述的出口導(dǎo)管20c,同樣可以預(yù)料到這種反壓效果。
從上面的說(shuō)明可以理解，盡管為了舉例說(shuō)明起見(jiàn)本文已經(jīng)說(shuō)明了ー些具體的實(shí)施例，但在不脫離要求保護(hù)的發(fā)明特征的精神或范圍的情況下，可以進(jìn)行各種不同的修改或改變。本領(lǐng)域技術(shù)人員在考慮本文所公開(kāi)的詳細(xì)說(shuō)明和圖及布置的實(shí)際應(yīng)用時(shí)可以顯而易 見(jiàn)另ー些實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)注意，本文的詳細(xì)說(shuō)明和所公開(kāi)的實(shí)施例僅是示例性的，實(shí)際的發(fā)明范圍和精神由下面的權(quán)利要求
及其等效方案限定。
權(quán)利要求
1.一種用于處理來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括 外殼，該外殼具有入口和出口，并在入口和出口之間限定流動(dòng)路線； 流體處理元件，該流體處理元件布置在外殼的流動(dòng)路線中，并構(gòu)造成處理廢氣； 導(dǎo)管，該導(dǎo)管與外殼的入口和出ロ的至少其中之一流體連接，該導(dǎo)管包括第一口和第ニ ロ，該第一 ロ具有第一軸線，該第二 ロ具有第二軸線，該第二軸線基本垂直于該第一軸線，該第一 ロ具有第一橫截面，該第一橫截面具有內(nèi)徑，第二 ロ具有整體細(xì)長(zhǎng)的第二橫截面，該弟~■橫截面具有內(nèi)部覽度和內(nèi)部長(zhǎng)度； 其中，導(dǎo)管的第二橫截面的內(nèi)部長(zhǎng)度小于該導(dǎo)管的第一橫截面的內(nèi)徑，該第二橫截面的內(nèi)部寬度大于第一橫截面的內(nèi)徑。
2.如權(quán)利要求
I所述的系統(tǒng)，其特征在于，第一橫截面整體為圓形。
3.如權(quán)利要求
I所述的系統(tǒng)，其特征在于，第一ロ的第一橫截面具有第一截面積，第二ロ的第二橫截面具有第二截面積，所述第二截面積大于第一截面積。
4.如權(quán)利要求
3所述的系統(tǒng)，其特征在于，通過(guò)使第二截面積除以第一截面積來(lái)定義截面積比，該截面積比等于或大于I. I。
5.如權(quán)利要求
4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述截面積比等于或大于I.2。
6.如權(quán)利要求
5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述截面積比等于或大于I.5。
7.如權(quán)利要求
6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述截面積比在I.6至I. 8的范圍內(nèi)。
8.如權(quán)利要求
I所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述導(dǎo)管是與外殼的入口流體連接的入口導(dǎo)管，該系統(tǒng)還包括出口導(dǎo)管，該出口導(dǎo)管與外殼的出口流體連接，該出口導(dǎo)管包括第三ロ和第四ロ，該第三ロ具有第三軸線，該第四ロ具有第四軸線，該第四軸線基本垂直于該第三軸線，第三ロ具有第三橫截面，所述第三橫截面具有內(nèi)徑，第四ロ具有整體上細(xì)長(zhǎng)的第四橫截面，所述第四橫截面具有內(nèi)部寬度和內(nèi)部長(zhǎng)度。
9.如權(quán)利要求
8所述的系統(tǒng)，其特征在于，出口導(dǎo)管的第四橫截面的內(nèi)部長(zhǎng)度小于出ロ導(dǎo)管的第三橫截面的內(nèi)徑，所述第四橫截面的內(nèi)部寬度大于所述第三橫截面的內(nèi)徑。
10.如權(quán)利要求
8所述的系統(tǒng)，其特征在于，入口導(dǎo)管的第一軸線和出口導(dǎo)管的第三軸線是平行的。
11.如權(quán)利要求
10所述的系統(tǒng)，其特征在于，外殼限定縱向軸線，所述第一軸線和第三軸線平行于該外殼的縱向軸線。
12.如權(quán)利要求
8所述的系統(tǒng)，其特征在于，入口導(dǎo)管和出口導(dǎo)管?chē)@外殼的周邊彼此相對(duì)成角度地間隔開(kāi)。
13.如權(quán)利要求
I所述的系統(tǒng)，其特征在干 流體處理元件布置于其中的流動(dòng)路線至少部分地由外殼的管狀壁限定，所述管狀壁具有橫向于該流動(dòng)路線的內(nèi)徑；以及 導(dǎo)管的第二橫截面的內(nèi)部寬度等于或大于外殼的管狀壁的內(nèi)徑的40%。
14.如權(quán)利要求
13所述的系統(tǒng)，其特征在于，導(dǎo)管的第二橫截面的內(nèi)部寬度等于或大于外殼的管狀壁的內(nèi)徑的60%。
15.如權(quán)利要求
I所述的系統(tǒng)，其特征在干，所述導(dǎo)管是出ロ導(dǎo)管，該出口導(dǎo)管與外殼的出口流體連接。
16.一種用于處理來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣的系統(tǒng)，包括外殼，該外殼具有入口和出口，并在所述入口和出口之間限定一流動(dòng)路線，該外殼限定ー縱向軸線； 流體處理元件，該流體處理元件布置在外殼的流動(dòng)路線中，并構(gòu)造成處理廢氣；以及 導(dǎo)管，該導(dǎo)管與外殼的入口和出口中的ー個(gè)流體連接，該導(dǎo)管具有第一口和第二 ロ，所述第一口具有第一橫截面，該第一橫截面由內(nèi)徑限定，所述第二 ロ具有第二橫截面，該第二橫截面由內(nèi)部寬度和內(nèi)部長(zhǎng)度限定，第一橫截面設(shè)置在第一平面中，第二橫截面設(shè)置在第ニ平面中，所述第二平面基本垂直于第一平面； 其中，第二橫截面的內(nèi)部寬度大于第二橫截面的內(nèi)部長(zhǎng)度；以及 其中，第一橫截面投射到外殼的縱向軸線上的投影比第二橫截面投射到該縱向軸線上的投影更靠近入口和出口中的另ー個(gè)。
17.如權(quán)利要求
16所述的系統(tǒng)，其特征在于，導(dǎo)管的第二橫截面的內(nèi)部長(zhǎng)度小于導(dǎo)管的第一橫截面的內(nèi)徑，該第二橫截面的內(nèi)部寬度大于第一橫截面的內(nèi)徑。
18.如權(quán)利要求
16所述的系統(tǒng)，其特征在于，流體處理元件是柴油顆粒過(guò)濾器。
19.如權(quán)利要求
16所述的系統(tǒng)，其特征在于，流體處理元件是經(jīng)過(guò)催化的。
20.如權(quán)利要求
16所述的系統(tǒng)，其特征在于，第一ロ的第一橫截面具有第一截面積，第ニ ロ的第二橫截面具有第二截面積，通過(guò)第二截面積除以第一截面積來(lái)定義截面積比，該截面積比在I. I至I. 8的范圍內(nèi)。
專(zhuān)利摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于處理來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣的系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以包括外殼、流體處理元件和導(dǎo)管。該外殼具有入口和出口，并在入口和出口之間限定一流動(dòng)路線。該流體處理元件布置在流動(dòng)路線中。該導(dǎo)管與入口和出口的至少其中之一流體連接，并包括具有第一軸線的第一口和具有第二軸線的第二口，該第二軸線基本垂直于第一軸線。第一口具有第一橫截面，所述第一橫截面具有內(nèi)徑。第二口具有第二橫截面，所述第二橫截面具有內(nèi)部寬度和內(nèi)部長(zhǎng)度。第二橫截面的內(nèi)部長(zhǎng)度小于第一橫截面的內(nèi)徑，該第二橫截面的內(nèi)部寬度大于第一橫截面的內(nèi)徑。
文檔編號(hào)GKCN101960112 B發(fā)布類(lèi)型授權(quán) 專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)朇N 200980107949
公開(kāi)日2012年9月26日 申請(qǐng)日期2009年3月5日
發(fā)明者L·霍夫曼, R·A·克蘭德?tīng)? R·M·杜費(fèi)克, T·V·斯特利 申請(qǐng)人:卡特彼勒公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan專(zhuān)利引用 (3),