CN103975135A - 皮氏管连接 - Google Patents

Abstract

排气处理系统包括排气处理装置。所述排气处理装置包括壳体以及被配置为支撑安装到所述壳体上的传感器装置的传感器凸部。被配置为使排气连通到所述传感器装置的皮氏管在其近端被连接到所述传感器凸部，而远端被固定到所述排气处理装置的壳体，以防止所述皮氏管从所述传感器凸部上分离，并确保排出气体被高效地连通到所述传感器装置。

Description

皮氏管连接

相关申请的交叉引用

本申请要求于2012年12月6日提交的美国发明申请No.13/706,461以及于2011年12月8日提交的美国临时申请No.61/568,222的优先权，其全部公开内容通过引用包含于此。

技术领域

本发明涉及一种包括排气处理装置的排气系统。

背景技术

这部分提供本申请涉及的背景信息，并不必一定是现有技术。

排气传感器已经使用在车辆中来感测排出气体流中的组份(例如，氧气、碳氢化合物、一氧化二氮等)的存在和/或感测信号的存在，例如，当内燃机从富燃操作转换到贫燃操作或从贫燃操作转换到富燃操作时，或当排气处理装置的催化剂不在期望的范围内操作时。

由于需要将排气传感器定位在排出气体流之中，排气传感器通常安装在排气系统的一部分上。由于应用的需要，排气系统自身可以具有独特的外部结构，这对于将排气传感器安装到系统上可能不是最佳的(例如，由于不规则的安装表面)。相应地，排气系统的设计限制了排气系统中的气体传感器的定位和结构。为了弥补这些缺陷，预装配的安装凸部可通过附接方法固定到排气系统，其中该凸部插入穿过排气系统组件的壳体的孔中或插入到孔的周围，并且该凸部焊接在壳体上。但是这种结构并不能保证足量的排气量可到达传感器装置。

另外，排气处理装置通常具有布置在壳体中的绝缘催化剂砖。催化剂砖包裹在位于催化剂砖的外部与排气处理装置的内表面之间的绝缘毯(垫)中。希望监控流经催化剂砖的气体流动以及监控各砖之间的气体组份。但是，通过公知方法进行的精确感测为了被安装在催化剂砖的流路中和各催化剂砖之间(例如，中游安装)的气体传感器的传感元件，在各砖之间需要具有足够量的自由空间。相应地，提供一种改善的排气传感器系统是有益的。

发明内容

这部分提供了对本发明的大体概括，但并不是对其全部范围或其全部特征的全面公开。

本发明提供了一种排气处理系统，包括：排气处理装置，所述排气处理装置包括壳体；传感器凸部，所述传感器凸部被配置为支撑安装到所述壳体上的传感器装置；以及连通管，所述连通管被配置为使排气连通到所述传感器装置。所述连通管包括连接到所述传感器凸部的第一端和固定到所述壳体的第二端。

排气处理装置的附加方面包括：所述连通管是皮氏管，所述第一端可被压接到所述传感器凸部，所述第二端可被焊接到所述壳体。

此外，至少一个催化剂砖可以设置在所述壳体中，其中所述连通管位于所述砖的下游。可选地，所述连通管可以位于所述砖的上游。

所述连通管可包括用于将排气连通到所述传感器装置的至少一个通孔。所述连通管还可包括至少一个出口孔，以允许气体流经所述至少一个通孔、与所述传感器装置连通、并离开所述连通管。优选地，所述通孔面向所述排气处理装置的入口。

最后，本发明的排气系统可包括传感器凸部，所述传感器凸部可包括使所述通孔朝向所述排气处理装置的入口对齐的不对称特征。

本发明还提供了一种排气处理装置，包括：壳体；催化剂砖，其设置在所述壳体中，用于处理流经所述壳体的排出气体；传感器，其与所述壳体中的排出气体连通；安装结构，其用于将所述传感器固定到所述壳体；以及排出气体连通管，其设置在所述壳体中，用于将至少一部分排出气体引导至所述传感器，其中，所述排出气体连通管的第一端被非固定地连接到所述安装结构，并且所述排出气体连通管的第二相对端被固定地连接到所述壳体。

所述排出气体连通管可包括至少一个入口孔，用于接收并引导部分排出气体至所述传感器。另外，所述排出气体连通管可包括至少一个出口孔，用于允许由所述入口孔所接收并引导至所述传感器的部分排出气体离开所述气连通管。

所述气连通管的第一端可被压接到所述安装结构，并且所述第二端可被焊接到所述壳体。

所述排气处理装置的催化剂砖可选自包括柴油氧化剂催化剂、选择性催化还原催化剂以及催化剂涂覆的微粒过滤器的组。

所述气连通管可位于所述砖的下游。可选地，所述气连通管可位于所述砖的上游。无论如何，所述至少一个入口孔面向所述壳体的入口。为了保证所述至少一个入口孔面向所述壳体的入口，所述安装结构可包括使所述至少一个入口孔朝向所述壳体的入口对齐的不对称特征。

适用的其它方面将从文本的描述更加明显。发明内容中的描述和特定的例子仅用于说明目的，而不用于限制本发明的范围。

附图说明

本文描述的附图仅用于所选实施例的说明性目的、并非用于说明所有可能的实施方式，而且不用于限制本发明的范围。

图1是根据本发明的原理的排气系统的示意图；

图2是根据本发明的原理的排气系统处理组件的侧视图；

图3是图2中所示的排气系统处理组件的俯视图；

图4是图2中所示的排气系统处理组件的截面图；

图4A是图4的一部分的放大图；以及

图5是沿着图4中所示的线5-5的排气处理组件的截面图。

在附图的各示图中，对应的附图标记表示对应的部分。

具体实施方式

现在将参考附图更详细地描述示例实施例。

图1示意性地示出根据本发明的排气系统10。排气系统10至少包括内燃机12以及尾管组件14，该尾管组件14包括例如消声器16和排出管18。发动机12可以是本领域普通技术人员所公知的任意类型的内燃机，例如汽油发动机或柴油发动机。排气系统10还可包括至少一个排气处理装置20，其设置在发动机12的下游和尾管组件14的上游。在所示的例示性实施例中，排气系统10可包括经由排气线22连接到尾管组件14的一对排气处理装置20。在排气处理装置20和尾管组件14之间可以设置延伸管组件21。

现在参照图2至图6，将描述排气处理装置20的结构。排气处理装置20可包括具有入口端26和出口端28的外壳体24。接近入口端26的是第一催化剂砖30，与其隔开并接近出口端28的是第二催化剂砖32。第一催化剂砖30和第二催化剂砖32可以通过间隙34间隔分开，而且它们可以是本领域公知的任何一种催化剂砖。在一些例示性实施例中，第一和第二催化剂砖30，32可以是气体转换器砖。在其它例示性实施例中，第一和第二催化剂砖30，32可以是选择性催化还原(SCR)催化剂、柴油氧化催化剂(DOC)、催化剂涂覆的柴油机微粒过滤器(DPF)砖、或其结合。无论如何，绝缘垫36可以设置在外壳体24和各第一、第二催化剂砖30，32之间。

尽管入口端26和出口端28显示为与外壳体24是一体的或整体的，但是应该理解的是，入口端26和出口端28可以是分别形成的部件并随后被焊接到外壳体24。就此，在一些例示性实施例中，外壳体24、入口端26以及出口端28是由诸如不锈钢等材料分别形成的部件。但是其它材料例如铝等也在考虑范围内。入口端26还可包括与其连接的内壳体38。在内壳体38和入口端26之间可以形成有另一个绝缘垫40。由于与出口端28相比在入口端26处通常存在更高的排气温度，入口端26可包括内壳体38和绝缘垫40。但是，应该理解的是，出口端28也可以形成为包括内壳体和绝缘垫，这不脱离本发明的范围。

在排气处理装置20的使用中，在排出气体经过排气处理装置时，通常希望使用传感器装置来进行各种测量。例如，在一些实施例中，为了更好的确定需要对排气处理装置的何种操作参数进行调整，可以使用传感器装置，例如压力传感器、CMS传感器、NOx传感器、氧气(O2)传感器、氨气(NH3)传感器、微粒物质传感器、温度传感器、或排气处理领域的普通技术人员所公知的用于监控排出气体的其它任何类型的传感器。

为了将传感器装置连接到排气处理装置20，传感器凸部42可以附接到排气处理装置20上。如图2至图5所示，传感器凸部42附接到排气处理装置20的外壳体24上的位于催化剂砖30和32之间的位置。但是，可以理解的是，传感器凸部42不限于附接在外壳体24上的位于催化剂砖30和32之间的位置。但是，本发明考虑的是，传感器凸部42可以位于催化剂砖30的上游(即，邻近入口26)，或催化剂砖32的下游(即，邻近出口28)。无论如何，传感器凸部42可以由诸如不锈钢、铝、或其它便于被焊接到或铜焊到外壳体42上的金属材料来形成，使得传感器凸部42牢固地附接到外壳体24上。为了便于与传感器装置监控的排出气体连通，传感器凸部42具有在中心设置的孔44，用于提供传感器装置和流经排气处理装置20的排出气体之间的连通。为了将传感器连接到传感器凸部42，一部分孔44可以具有螺纹(未示出)。但是可以使用传感器和传感器凸部42之间的其它连接方法。

孔44的尺寸和位置可能不足以将流经排气处理装置20的排出气体连通到传感器装置。为了保证足量的排出气体通过孔44连通到传感器装置，可以使用排出气体连通管46(以下称为“皮氏管”)。皮氏管46一般可以是圆柱管，由诸如不锈钢、铝、钛或任何其它能够暴露于排出气体的材料形成。为了满意地有助于排出气体进入皮氏管46进而进入传感器装置，皮氏管46包括至少一个通孔48。

为了保证通孔48被引导至入口端26来接收排出气体的流动，传感器凸部42包括不对称特征(台阶部)50。皮氏管46以压接或其它方式被固定到传感器凸部42。当皮氏管46被固定到传感器凸部42时，通孔48可对齐而与台阶部50面向同样的方向。然后，当包括压接的皮氏管46的传感器凸部42通过第一开口52放置在壳体24中时，装配工可以操控传感器凸部42使得台阶部50面向入口端26。当台阶部50对齐而面向入口端26时，由于通孔48与台阶部50沿着相同方向对齐，所以通孔48也对齐而面向入口端26。然后，保证了流经排气处理装置20的排出气体进入通孔48并与传感器装置连通。在适当地对齐传感器凸部42和皮氏管46之后，传感器凸部42能够通过焊接或铜焊被固定到壳体24。例示性的焊接技术包括金属惰性气体(MIG)焊接技术，但是可以使用其它焊接技术，而不脱离本发明的范围。

为了向与传感器装置连通的排出气体提供出口，皮氏管46还可包括第二通孔54。第二通孔54可被布置为与通孔48垂直，来保证在至少一部分排出气体没有首先与传感器装置连通的情况下，通过通孔48进入的排出气体不会简单地经过皮氏管46。

在皮氏管46被压接到传感器凸部42的实施例中，中心孔44径向展开以提供肩部56。肩部56可与皮氏管46的终端58隔开，以在排气处理装置20的使用期间提供皮氏管46的热膨胀。就此，在排气处理装置20的使用期间，排出气体将是高温的，这将导致皮氏管46在发动机12的使用期间扩张。当不操作发动机12时，皮氏管46将变冷，这将导致皮氏管46缩回到原始尺寸。

在排气处理装置20的使用期间，将皮氏管46压配合到传感器凸部42以允许皮氏管46扩张和回缩而不会从传感器凸部42上分离。这是本发明的有益方面，因为如果皮氏管46被牢固地固定在传感器凸部42上，那么皮氏管46的扩张和回缩将减弱皮氏管46和传感器凸部42之间的连接，这增加了皮氏管46最终从传感器42分离的风险。这种情况下，由于没有了皮氏管46的帮助，到达传感器的排出气体的量将减少，使传感器的效能降低。

为了进一步确保皮氏管46不会从传感器凸部42上分离，皮氏管46具有允许皮氏管46延伸整个地通过壳体24的长度。即，第一端60可被压接到传感器凸部42，第二端62延伸通过壳体24。在一些例示性实施例中，第二端62可被焊接或铜焊到壳体24。为了确保排气处理装置20保持气密性，可以将盖64固定到皮氏管46的第二端62。只要排气处理装置20保持密封，可以通过焊接、铜焊或本领域技术人员公知的任何其它附接方法将盖64固定到第二端62。

根据上面讨论的一种布置方式，皮氏管46被压接到传感器凸部42以弥补热扩散，并牢固地附接到壳体24。如此，在排气处理装置20的使用中，防止皮氏管46从传感器凸部42上分离，这保证了让人满意的量的排出气体与传感器装置连通。

为了描述和说明的目的，已经提供了对各实施例的上述描述。这并不意味着详尽或限制本文所公开的内容。特定实施例的各个元件和特征通常并不限于该特定实施例，但是在适用时可以互相交换，而且可以用于所选的实施例，即使本文没有特别地示出或描述出。同样地，也可以以多种方式变化。这种变化并不视为脱离了本文公开的内容，而且所有的这些改动都包含在本文公开的内容的范围之内。

Claims (21)

1.一种排气处理系统，包括：

排气处理装置，所述排气处理装置包括壳体；

传感器凸部，所述传感器凸部被配置为支撑安装到所述壳体上的传感器装置；以及

连通管，所述连通管被配置为使排气连通到所述传感器装置，

其中，所述连通管包括连接到所述传感器凸部的第一端和固定到所述壳体的第二端。

2.根据权利要求1所述的排气处理系统，其中，所述连通管是皮氏管。

3.根据权利要求1所述的排气处理系统，其中，所述第一端被压接到所述传感器凸部。

4.根据权利要求1所述的排气处理系统，其中，所述第二端被焊接到所述壳体。

5.根据权利要求1所述的排气处理系统，还包括设置在所述壳体中的至少一个催化剂砖。

6.根据权利要求5所述的排气处理系统，其中，所述连通管位于所述砖的下游。

7.根据权利要求5所述的排气处理系统，其中，所述连通管位于所述砖的上游。

8.根据权利要求1所述的排气处理系统，其中，所述连通管包括用于将排气连通到所述传感器装置的至少一个通孔。

9.根据权利要求8所述的排气处理系统，其中，所述连通管包括至少一个出口孔，以允许气体流经所述至少一个通孔、与所述传感器装置连通、并离开所述连通管。

10.根据权利要求8所述的排气处理系统，其中，所述通孔面向所述排气处理装置的入口。

11.根据权利要求8所述的排气处理系统，其中，所述传感器凸部包括使所述通孔朝向所述排气处理装置的入口对齐的不对称特征。

12.一种排气处理装置，包括：

壳体；

催化剂砖，其设置在所述壳体中，用于处理流经所述壳体的排出气体；

传感器，其与所述壳体中的排出气体连通；

安装结构，其用于将所述传感器固定到所述壳体；以及

排出气体连通管，其设置在所述壳体中，用于将至少一部分排出气体引导至所述传感器，

其中，所述排出气体连通管的第一端被非固定地连接到所述安装结构，并且所述排出气体连通管的第二相对端被固定地连接到所述壳体。

13.根据权利要求12所述的排气处理装置，其中，所述排出气体连通管包括至少一个入口孔，用于接收并引导部分排出气体至所述传感器。

14.根据权利要求13所述的排气处理装置，其中，所述排出气体连通管包括至少一个出口孔，用于允许由所述入口孔所接收并引导至所述传感器的部分排出气体离开所述气连通管。

15.根据权利要求12所述的排气处理装置，其中，所述第一端被压接到所述安装结构。

16.根据权利要求12所述的排气处理装置，其中，所述第二端被焊接到所述壳体。

17.根据权利要求12所述的排气处理装置，其中，所述催化剂砖选自包括柴油氧化剂催化剂、选择性催化还原催化剂以及催化剂涂覆的微粒过滤器的组。

18.根据权利要求12所述的排气处理装置，其中，所述管位于所述砖的下游。

19.根据权利要求12所述的排气处理装置，其中，所述管位于所述砖的上游。

20.根据权利要求13所述的排气处理装置，其中，所述至少一个入口孔面向所述壳体的入口。

21.根据权利要求20所述的排气处理装置，其中，所述安装结构包括使所述至少一个入口孔朝向所述壳体的入口对齐的不对称特征。