RU155443U1 - Выхлопная система (варианты) - Google Patents

Выхлопная система (варианты) Download PDF

Info

Publication number
RU155443U1
RU155443U1 RU2014133523/06U RU2014133523U RU155443U1 RU 155443 U1 RU155443 U1 RU 155443U1 RU 2014133523/06 U RU2014133523/06 U RU 2014133523/06U RU 2014133523 U RU2014133523 U RU 2014133523U RU 155443 U1 RU155443 U1 RU 155443U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
exhaust
catalytic
exhaust system
cell density
guides
Prior art date
Application number
RU2014133523/06U
Other languages
English (en)
Inventor
Стивен Майкл БИВЕР
Кристофер ОБЕРСКИ
Дэвид Вальтер КУНИТЦ
Original Assignee
ФОРД ГЛОУБАЛ ТЕКНОЛОДЖИЗ, ЭлЭлСи
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ФОРД ГЛОУБАЛ ТЕКНОЛОДЖИЗ, ЭлЭлСи filed Critical ФОРД ГЛОУБАЛ ТЕКНОЛОДЖИЗ, ЭлЭлСи
Application granted granted Critical
Publication of RU155443U1 publication Critical patent/RU155443U1/ru

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28—Construction of catalytic reactors
    • F01N3/2803—Construction of catalytic reactors characterised by structure, by material or by manufacturing of catalyst support
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9445—Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or nitrogen oxides making use of three-way catalysts [TWC] or four-way-catalysts [FWC]
    • B01D53/9454—Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or nitrogen oxides making use of three-way catalysts [TWC] or four-way-catalysts [FWC] characterised by a specific device
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9459—Removing one or more of nitrogen oxides, carbon monoxide, or hydrocarbons by multiple successive catalytic functions; systems with more than one different function, e.g. zone coated catalysts
    • B01D53/9477—Removing one or more of nitrogen oxides, carbon monoxide, or hydrocarbons by multiple successive catalytic functions; systems with more than one different function, e.g. zone coated catalysts with catalysts positioned on separate bricks, e.g. exhaust systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/009—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/08—Other arrangements or adaptations of exhaust conduits
    • F01N13/10—Other arrangements or adaptations of exhaust conduits of exhaust manifolds
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28—Construction of catalytic reactors
    • F01N3/2803—Construction of catalytic reactors characterised by structure, by material or by manufacturing of catalyst support
    • F01N3/2825—Ceramics
    • F01N3/2828—Ceramic multi-channel monoliths, e.g. honeycombs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/10—Noble metals or compounds thereof
    • B01D2255/102—Platinum group metals
    • B01D2255/1021—Platinum
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/10—Noble metals or compounds thereof
    • B01D2255/102—Platinum group metals
    • B01D2255/1023—Palladium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/20—Metals or compounds thereof
    • B01D2255/206—Rare earth metals
    • B01D2255/2061—Yttrium
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

1. Выхлопная система, содержащая:выпускной коллектор, имеющий направляющие разной длины;и устройство снижения токсичности выхлопных газов, содержащее множество каталитических блоков с различной плотностью ячеек.2. Выхлопная система по п. 1, в которой устройство снижения токсичности выхлопных газов расположено в наглухо соединенном положении в выпускном коллекторе.3. Выхлопная система по п. 1, в которой выпускной коллектор содержит три направляющих, причем одну, более длинную, чем оставшиеся две направляющих, при этом одна, более длинная направляющая расположена на одном конце коллектора напротив оставшихся двух.4. Выхлопная система по п. 1, в которой устройство снижения токсичности выхлопных газов содержит два каталитических блока с различной плотностью ячеек, причем первый каталитический блок в корпусе имеет неоднородную плотность ячеек, а второй каталитический блок в корпусе имеет однородную плотность ячеек.5. Выхлопная система по п. 1, в которой устройство снижения токсичности выхлопных газов содержит два каталитических блока с различной плотностью ячеек, причем первый каталитический блок в корпусе имеет первую неоднородную плотность ячеек, а второй каталитический блок в корпусе имеет вторую, другую неоднородную плотность ячеек.6. Выхлопная система по п. 3, дополнительно содержащая датчик кислорода, расположенный смежно одной, более длинной направляющей.7. Выхлопная система по п. 1, дополнительно содержащая еще одно устройство снижения токсичности выхлопных газов, расположенное ниже по потоку от устройства снижения токсичности выхлопных газов.8. Выхлопная система, содержащая:двигатель, содержащий встро

Description

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ
По настоящей заявке испрашивается приоритет по заявке на выдачу патента США №61/866,976, поданной 16 августа 2013 года, полное содержание которой настоящим фактически включено в состав посредством ссылки.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ПОЛЕЗНАЯ МОДЕЛЬ
Настоящая полезная модель относится к выхлопной системе, каталитическим блокам и управлению потоком выхлопных газов.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Поток выхлопных газов двигателя из различных цилиндров может быть неуравновешенным. Более точно, неуравновешенности потока выхлопных газов могут давать в результате неоднородное смешивание выхлопных газов внутри системы выпуска. Этот недостаток смешивания может быть особенно неблагоприятным в отношении эффективности и производительности наглухо присоединенных каталитических нейтрализаторов, таких как трехкомпонентные каталитические нейтрализаторы (TWC) или каталитические нейтрализаторы с избирательным каталитическим восстановлением (SCR), так как есть небольшое пространство для перемешивания и смешивания потока.
Несмотря на то, что разные способы были предложены, чтобы в большей степени улучшать смешивание потоков от цилиндра к цилиндру в выхлопной системе, многие из них включают в себя изменение геометрии системы выпуска, в том числе, конструкции выпускных направляющих (см. например US 7,031,821, опубл. 18.04.2006, МПК F02B 69/06; F02D 13/02). Однако, компоновочное пространство двигателя может требовать, чтобы длины выпускных направляющих были неравными или в нежелательных положениях, таким образом, ограничивая модификацию выпускных направляющих как требуется. Кроме того, конструкция выпускной направляющей также может оказывать влияние на звук выпуска двигателя и другие параметры шума, вибрации, неплавности движения (NVH), и таким образом, конструкция направляющих может иметь еще большие сдерживающие факторы, ограничивающие возможность регулировки конструкции направляющих.
СУЩНОСТЬ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Авторы в материалах настоящего описания выявили вышеприведенные ограничения и их взаимозависимость друг от друга, и предложили выхлопную систему, содержащую:
выпускной коллектор, имеющий направляющие разной длины; и
устройство снижения токсичности выхлопных газов, содержащее множество каталитических блоков с различной плотностью ячеек.
В одном из вариантов предложена выхлопная система, в котором устройство снижения токсичности выхлопных газов расположено в наглухо соединенном положении в выпускном коллекторе.
В одном из вариантов предложена выхлопная система, в которой выпускной коллектор содержит три направляющих, причем, одну, более длинную, чем оставшиеся две направляющих, при этом одна, более длинная направляющая расположена на одном конце коллектора напротив оставшихся двух.
В одном из вариантов предложена выхлопная система, в которой устройство снижения токсичности выхлопных газов содержит два каталитических блока с различной плотностью ячеек, причем первый каталитический блок в корпусе имеет неоднородную плотность ячеек, а второй каталитический блок в корпусе имеет однородную плотность ячеек.
В одном из вариантов предложена выхлопная система, в которой устройство снижения токсичности выхлопных газов содержит два каталитических блока с различной плотностью ячеек, причем первый каталитический блок в корпусе имеет первую неоднородную плотность ячеек, а второй каталитический блок в корпусе имеет вторую, другую неоднородную плотность ячеек.
В одном из вариантов предложена выхлопная система, дополнительно содержащая датчик кислорода, расположенный смежно одной, более длинной направляющей.
В одном из вариантов предложена выхлопная система, дополнительно содержащая еще одно устройство снижения токсичности выхлопных газов, расположенное ниже по потоку от устройства снижения токсичности выхлопных газов.
В одном из вариантов предложена выхлопная система, в которой разность между средней плотностью ячеек первого блока и второго блока в корпусе больше процентом, чем разность длин между самой длинной направляющей и самой короткой направляющей выпускного коллектора.
В одном из дополнительных аспектов предложена выхлопная система, содержащая:
двигатель, содержащий встроенный выпускной коллектор, имеющий выпускные направляющие разной длины; и
устройство снижения токсичности выхлопных газов, содержащее множество каталитических блоков, расположенных последовательно, с переменной плотностью ячеек внутри каталитического блока.
В одном из вариантов предложена выхлопная система, в которой устройство снижения токсичности выхлопных газов расположено в наглухо соединенном положении в выпускном коллекторе, при этом выпускной коллектор содержит три направляющих, причем, одну, более длинную, чем оставшиеся две направляющих, при этом одна, более длинная направляющая расположена на одном конце коллектора, напротив оставшихся двух.
В одном из вариантов предложена выхлопная система, в которой первый каталитический блок имеет переменную плотность ячеек в первой области передней стороны блока и однородную плотность ячеек во второй области передней стороны блока.
В одном из вариантов предложена выхлопная система, в которой множество каталитических блоков имеют переменную плотность ячеек.
В одном из вариантов предложена выхлопная система, дополнительно содержащая датчик кислорода, расположенный смежно одной, более длинной направляющей.
В одном из вариантов предложена выхлопная система, дополнительно содержащая еще одно устройство снижения токсичности выхлопных газов, расположенное ниже по потоку от первого устройства снижения токсичности выхлопных газов.
В одном из вариантов предложена выхлопная система, в которой первый, расположенный выше по потоку блок имеет переменную плотность ячеек вдоль только одного направления, причем одно направление является одним из горизонтального, вертикального и радиального.
В одном из вариантов предложена выхлопная система, в которой первый, расположенный выше по потоку блок имеет переменную плотность ячеек вдоль двух направлений.
Один из подходов для по меньшей мере частичного преодоления проблем уровня техники включает в себя выхлопную систему с выпускным коллектором, имеющим направляющие разной длины. Выхлопная система также может включать в себя устройство снижения токсичности выхлопных газов, содержащее каталитический блок с неоднородной плотностью ячеек. Например, один из вариантов осуществления может включать в себя неоднородную плотность ячеек внутри первого каталитического блока и однородную плотность ячеек внутри второго каталитического блока. Дополнительно, еще один вариант осуществления может включать в себя неоднородные плотности ячеек в обоих, первом и втором, каталитических блоках.
Таким образом, можно улучшать смешивание потока выхлопных газов посредством создания перепадов давления внутри по меньшей мере одного каталитического блока, который работает во взаимодействии с направляющими неравных длин выпускного коллектора. Перепад давления может создавать более однородный поток выхлопных газов. В одном из примеров, перепад давления внутри множества каталитических блоков может создаваться дополнительным изменением плотностей ячеек среди по меньшей мере двух каталитических блоков внутри общего корпуса в выхлопной системе. По существу, улучшенная эффективность каталитического нейтрализатора может получаться, не требуя значительных физических модификаций в отношении системы выпуска, хотя такие модификации также могут использоваться, если требуется.
Следует понимать, что сущность полезной модели, приведенная выше, представлена для ознакомления с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании. Не предполагается идентифицировать ключевые или существенные признаки заявленного предмета полезной модели, объем которой однозначно определен формулой полезной модели, которая сопровождает подробное описание. Более того, заявленный предмет полезной модели не ограничен вариантами осуществления, которые исключают какие-либо недостатки, отмеченные выше или в любой части этого описания.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 показывает схематичное изображение примерной системы двигателя транспортного средства;
фиг. 2 показывает вариант осуществления примерной системы выпуска транспортного средства с устройством снижения токсичности выхлопных газов;
фиг. 3 показывает вариант осуществления примерной системы выпуска транспортного средства с множеством устройств снижения токсичности выхлопных газов;
фиг. 4 показывает блок-схему последовательности операций способа обработки потока выхлопных газов согласно одному из примерных вариантов осуществления;
фиг. 5 показывает схематичное изображение варианта осуществления устройства снижения токсичности выхлопных газов, содержащего множество каталитических блоков, которые имеют неоднородные плотности ячеек в одном блоке;
фиг. 6 показывает схематичное изображение еще одного варианта осуществления устройства снижения токсичности выхлопных газов, содержащего множество каталитических блоков, которые имеют неоднородные плотности ячеек во множестве блоков;
фиг. 7 показывает схематичное изображение еще одного варианта осуществления устройства снижения токсичности выхлопных газов, содержащего множество каталитических блоков, которые имеют неоднородные плотности ячеек во множестве блоков;
Следует понимать, что кроме того дополнительные примеры возможны с разными плотностями ячеек, и по существу комбинации признаков по фиг. 5-7 предполагаются и описаны в материалах настоящего описания.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Настоящее описание относится к улучшению потока и смешиванию выхлопных газов внутри системы выпуск транспортного средства. Выхлопная система транспортного средства может включать в себя двигатель и выпускной коллектор, имеющий направляющие разной длины, сходящиеся выше по потоку от устройства снижения токсичности выхлопных газов, которое вмещает множество каталитических блоков с неоднородными плотностями ячеек, как показано на фиг. 1-3. Поток выхлопных газов на всем протяжении примерной системы выпуска проиллюстрирован на фиг. 2 и 3. Поток выхлопных газов описан в способе по фиг. 4. Авторы настоящего описания выявили, что поток выхлопных газов, который вытекает из множества выпускных направляющих, может приводить к несбалансированности потока внутри системы выпуска транспортного средства. Для уменьшения неуравновешенности потока воздуха выхлопных газов, поступающих в каталитический нейтрализатор, может быть предусмотрена специальная конструкция основ каталитического нейтрализатора для снижения токсичности выхлопных газов. Фиг. 5-7 иллюстрируют различные варианты осуществления, которые могут использоваться совместно или раздельно, чтобы улучшать поток выхлопных газов и смешивание выхлопных газов внутри устройства снижения токсичности выхлопных газов и улучшать эффективность нейтрализации, чтобы уменьшать выбросы.
Фиг. 1 показывает схематичное изображение системы 100 двигателя транспортного средства. Система 100 двигателя транспортного средства включает в себя двигатель 10, имеющий множество цилиндров 30 двигателя. Двигатель 10 включает в себя впуск 24 воздуха и систему 20 выпуска. Впуск 24 воздуха содержит в себе дроссель 62, присоединенный к впускному коллектору 44 двигателя через воздушный впускной канал 42. Выпускной коллектор может быть встроенным выпускным коллектором в одном из примеров, встроенным в головку блока цилиндров двигателя. Система 20 выпуска включает в себя выпускной коллектор 48, ведущий в выпускной канал 35, который направляет выхлопные газы в атмосферу. Система 20 выпуска может включать в себя одно или более устройств 7 0 снижения токсичности выхлопных газов, которые могут быть установлены в наглухо соединенном положении в выпускной коллектор 48. Устройство снижения токсичности выхлопных газов может включать в себя, но не в качестве ограничения, трехкомпонентный каталитический нейтрализатор, уловитель обедненных NOx, дизельный или бензиновый сажевый фильтр или окислительный каталитический нейтрализатор.
Двигатель может принимать топливо из топливной системы (не показана), включающей в себя топливный бак и один или более насосов для повышения давления топлива, подаваемого на топливные форсунки 66 двигателя 10; показана всего лишь одиночная форсунка 66, но дополнительные форсунки предусмотрены для каждого присутствующего цилиндра двигателя. Топливная система транспортного средства может быть топливной системой без возврата, топливной системой с возвратом или другим типом топливной системы. Топливный бак 20 может содержать в себе множество топливных смесей, в том числе, топливо с диапазоном концентраций спиртов, таким как различные бензинэтаноловые смеси, включающие в себя Е10, Е85, бензин, и т.д., и любую их комбинацию.
Система 100 двигателя транспортного средства также может включать в себя систему 14 управления с контроллером 12. Контроллер 12 показан принимающей информацию с множества датчиков 16 (примеры которых описаны в материалах настоящего описания) и отправляющей сигналы управления на множество исполнительных механизмов. В качестве одного из примеров, датчики 16 могут включать в себя датчик 12 6 выхлопных газов (такой как линейный датчик UEGO или другой датчик выхлопных газов), расположенный выше по потоку от устройства 70 снижения токсичности выхлопных газов, датчики 125 и 128 температуры, и расположенный ниже по потоку датчик 129 выхлопных газов (такой как двоичный датчик HEGO). Другие датчики, такие как датчики давления, температуры и состава, могут быть присоединены к различным местоположениям внутри системы 100 двигателя транспортного средства, как подробнее обсуждено в материалах настоящего описания. Система 14 управления может принимать входные данные с различных датчиков, обрабатывать входные данные и приводить в действие исполнительные механизмы в ответ на обработанные входные данные, на основании команд или управляющей команды, запрограммированных в нем, соответствующих одной или более процедур.
Далее, с обращение к фиг. 2 и 3, проиллюстрирована примерная система 20 выпуска транспортного средства, которая может использоваться в системе по фиг. 1. Фиг. 2 и 3 показывают выпускной коллектор 48 с множеством выпускных направляющих или каналов, из которых текут выхлопные газы из цилиндров двигателя, таких как цилиндр 30 двигателя. Эти выпускные направляющие присоединены к области 250 сбора выше по потоку от устройства 70 снижения токсичности выхлопных газов, сопровождаемого выпускным каналом 35.
На фиг. 2 и 3, проиллюстрирован выпускной коллектор включает в себя направляющие 202, 204 и 206, которые могут иметь разные длины и ширины, и сходятся и формируют короткий узкий трубопровод 208 схождения выпускных направляющих. Несмотря на то, что длина рассматривается в качестве измерения вдоль центральной оси направляющей от выпускного коллектора до центра трубопровода 208 схождения выпускных направляющих, ширина может рассматриваться в качестве поперечника выпускной направляющей в любом заданном поперечном сечении, перпендикулярном центральной оси. Из выпускных направляющих, одна направляющая является более длинной, чем другие оставшиеся две направляющие, и самая длинная направляющая расположена на одном конце коллектора, противоположном оставшимся двум более коротким выпускным направляющим. В других примерах, может быть множество более длинных направляющих и множество более коротких направляющих. В кроме того других примерах, могут быть другие неравенства длин направляющих, такие как четыре направляющих неравной длины, с каждой направляющей, более длинной, чем следующая, вплоть до самой длинной направляющей.
Проиллюстрированная на обеих фиг. 2 и 3, выпускная направляющая 202 расположена рядом с верхом (в положении схематичного изображения) выпускного коллектора 48, чтобы она могла иметь наклон вниз для достижения трубопровода 208 схождения выпускных направляющих. Выпускная направляющая 202 может иметь наибольшую ширину на всем протяжении полной длины направляющей по сравнению с другими выпускными направляющими, и выпускная направляющая 202 могут иметь вторую наибольшую длину. Средняя выпускная направляющая 204 может иметь наименьшую ширину на всем протяжении полной длины в поперечнике выпускной направляющей и может быть расположена соосно с трубопроводом 208 схождения выпускных направляющих, с приданием ей самую короткую длину. Нижняя выпускная направляющая 206 может иметь промежуточную ширину с сужающимся устьем, установленным под углом вверх в направлении трубопровода 208 схождения выпускных направляющих. Выпускная направляющая 206 имеет самую длинную длину в этом примере вследствие своего пониженного положения в выпускном коллекторе 48 относительно других двух выпускных направляющих.
Еще один вариант осуществления выпускного коллектора 48 может располагать верхнюю выпускную направляющую 202 ближе к верхнему краю выпускного коллектора 48. Расположенная здесь, выпускная направляющая 202 может иметь самую узкую ширину и самую длинную длину. Например, выпускная направляющая 202 может быть установлена под углом вниз в направлении трубопровода 208 схождения выпускных направляющих. Средняя выпускная направляющая 204 может иметь наибольшую ширину на всем протяжении полной длины выпускной направляющей и может быть расположена соосно с трубопроводом 208 схождения выпускных направляющих, с приданием ей самую короткую длину. Нижняя выпускная направляющая 206 сообразно может иметь промежуточную ширину по всей длине выпускной направляющей. Выпускная направляющая 206 может иметь слегка более короткую длину, чем выпускная направляющая 202, на основании их относительных расстояний от края выпускного коллектора 48.
В еще одном варианте осуществления выпускного коллектора, можно располагать верхнюю выпускную направляющую 202 ниже в выпускном коллекторе 48, чтобы длина выпускной направляющей 202 была идентична выпускной направляющей 204. По существу, выпускные направляющие 202 и 204 обе будут соосными трубопроводу 208 схождения выпускных направляющих. Выпускная направляющая 202 также может быть более широкой, чем выпускная направляющая 204. Нижняя выпускная направляющая 206 может иметь самую широкую ширину с самой длинной длиной на основании своего относительного расположения в выпускном коллекторе 48 по сравнению с другими двумя выпускными направляющими. Поэтому, выпускная направляющая 206 может быть установлена под углом вверх в направлении трубопровода 208 схождения выпускных направляющих.
Следует понимать, что подходы, описанные в материалах настоящего описания, дают возможность улучшенной свободы выбора длины и/или ширины выпускных направляющих, например, неравных длин выпускных направляющих. Это полезно, так как ширина и длина выпускной направляющей оказывает влияние на рабочие характеристики двигателя. Например, если поперечник выпускной направляющей слишком мал, это может приводить к повышению противодавления внутри системы выпуска вследствие недостаточного потока выхлопных газов. Если диаметр выпускной направляющей слишком велик, то может быть низкой скорость выхлопных газов. Это может оказывать влияние на продувочную способность выхлопных газов. Дополнительно, длина выпускной направляющей также оказывает влияние на инерционную и волновую регулировку, которая воздействует на эффект, который продувка оказывает на выработку мощности.
Возвращаясь на фиг. 2 и 3, устройство 70 снижения токсичности выхлопных газов показано в качестве наглухо присоединенного ниже по потоку от выпускного коллектора 48, с выпускными направляющими 202, 204 и 206, и трубопроводом 208 схождения выпускных направляющих. На фиг. 2, устройство 70 снижения токсичности выхлопных газов содержит одиночный корпус каталитического нейтрализатора, который может быть, но не в качестве ограничения, одним или более из трехкомпонентного каталитического нейтрализатора, уловителя обедненных NOx, каталитического нейтрализатора SCR, дизельного или бензинового сажевого фильтра или окислительного каталитического нейтрализатора. Корпус 210 каталитического нейтрализатора содержит в себе два конуса 212 и 214 каталитического нейтрализатора, охватывающих ствол 216 каталитического нейтрализатора. Первый конус 212 каталитического нейтрализатора наглухо присоединен к трубопроводу 208 схождения выхлопных газов и имеет две стенки, установленные под углом наружу от трубопровода 208 схождения выхлопных газов, которые встречаются со стенками ствола 216 каталитического нейтрализатора. На дальнем конце ствола 216 каталитического нейтрализатора, второй конус 214 каталитического нейтрализатора имеет стенки, установленные под углом внутрь от ствола 216 каталитического нейтрализатора, чтобы встречаться со стенками выпускного канала 35.
Беря начало на пересечении с трубопроводом 208 схождения выпускных направляющих, верхняя установленная под углом стенка 218 первого конуса 212 каталитического нейтрализатора вмещает датчик 22 0 выхлопных газов, чтобы датчик выхлопных газов был расположен смежно одной, более длинной выпускной направляющей 202. Этот датчик выхлопных газов может быть, но не в качестве ограничения линейным датчиком кислорода или универсальным или широкодиапазонным датчиком кислорода выхлопных газов (UEGO), двухпозиционным датчиком кислорода (EGO), подогреваемым EGO (HEGO), датчиком NOx, НС, или СО. Датчик 220 выхлопных газов, такой как расположенный на стенке 218, имеет внутренние электроды (не показаны), заключенные в оболочку внутри металлического экрана 222. Поток выхлопных газов, возникающий из выпускных направляющих, течет через трубопровод 208 схождения выпускных направляющих и детектируется электродами датчика 220 выхлопных газов. Поток выхлопных газов детектируется электродами после того, как он втекает в металлический экран 222 через отверстия 224, расположенные в продольном направлении вдоль нижней части металлического экрана 222. Корпус 226 датчика располагает датчик 220 выхлопных газов в пределах стенки 218 каталитического нейтрализатора и присоединяет электроды к системе 14 управления проводами 228.
Корпус 210 каталитического нейтрализатора содержит в себе множество каталитических блоков. В предпочтительном варианте осуществления на фиг. 2, показаны два каталитических блока 230 и 232. Между каталитическими блоками 230 и 232 и верхней 234 и нижней 236 стенками ствола 216 каталитического нейтрализатора находятся монтажные маты 238, известные в предшествующем уровне техники содержащими кварцевые волокна. Каталитические блоки, такие как 230 и 232, являются пористыми носителями для металлических катализаторов, которые повышают эффективность нейтрализации выбросов выхлопных газов при холодном запуске. Материалы основы каталитического нейтрализатора включают в себя пористые материалы с высокой площадью поверхности, такие как, но не в качестве ограничения, керамика (например, кордиерит), минералы (например, глинозем) или металлы (например, нержавеющая сталь). Дополнительно, некоторые варианты осуществления каталитических блоков включают в себя материалы носителя катализатора, такие как двуокись церия, барий для повышенной стабилизации. Каталитические блоки могут иметь различные конфигурации, в том числе, но не в качестве ограничения, монолитную сотовую конструкцию, скрученные волокна или многослойные материалы.
Металлические катализаторы вступают в реакцию с соединениями выхлопных газов, такими как NOx, углеводороды и СО, чтобы превращать их в желательные инертные газы. Материалы для металлического катализатора включают в себя благородные металлы (например, палладий), смеси благородных металлов (например, палладия-платины) или редкоземельные металлы (например, иттрий). Катализаторы могут держаться на основах каталитического блока и могут загружаться в каталитический блок многообразием способов. Например, каталитический блок может быть покрыт глинистой суспензией состава(ов) предшественника для металлического катализатора с использованием влажных химических технологий. После покрытия глинистой суспензии, основа высушивается и прокаливается.
Внутри ствола 216 каталитического нейтрализатора, первый каталитический блок 23 0 наглухо присоединяется к трубопроводу 208 схождения выпускных направляющих ниже по потоку от датчика 220 выхлопных газов. Второй каталитический блок 232 расположен минимально ниже по потоку от первого каталитического блока 230 внутри ствола 216 каталитического нейтрализатора. Несмотря на то, что каталитически блоки 230 и 232 не находятся в контакте, расстояние между ними достаточно велико, чтобы вмещать датчик 240 выхлопных газов в пределах верхней стенки 234 приблизительно на полпути вниз по потоку ствола 216 каталитического нейтрализатора.
Расположение первого каталитического блока, так чтобы он был наглухо присоединенным к выпускному коллектору 48, способствует, чтобы температура основы каталитического нейтрализатора быстро повышалась до температуры активации. Когда каталитический блок достигает температуры активации, соединения выхлопных газов в потоке выхлопных газов эффективно преобразуются в желательные инертные газы.
Датчик выхлопных газов, такой как датчик 240, может быть, но не в качестве ограничения линейным датчиком кислорода или универсальным или широкодиапазонным датчиком кислорода выхлопных газов (UEGO), двухпозиционным датчиком кислорода (EGO), подогреваемым EGO (HEGO), датчиком NOx, НС, или СО. Датчик 240 выхлопных газов, такой как расположенный на верхней стенке 234, содержит в себе внутренние электроды (не показаны), заключенные в оболочку внутри металлического экрана 242. Поток выхлопных газов из первого каталитического блока 230 детектируется электродами после втекания в металлический экран 242 через отверстия 244, расположенные в продольном направлении вдоль нижней части металлического экрана 242. Корпус 246 датчика располагает датчик 240 выхлопных газов в пределах верхней стенки 234 ствола каталитического нейтрализатора у ствола 216 каталитического нейтрализатора и присоединяет электроды к системе 14 управления проводами 248.
Каталитические нейтрализаторы и/или каталитические блоки могут быть расположены в любом количестве в вариантах осуществления, чтобы эффективно содействовать реакции веществ в выхлопных газах. Например, система 20 выпуска, как описанная на фиг. 2, содержит в себе отдельный корпус каталитического нейтрализатора, который имеет в своем составе множество каталитических блоков. Может существовать дополнительный вариант осуществления, такой что еще одно устройство снижения токсичности выхлопных газов расположено ниже по потоку от текущего устройства снижения токсичности выхлопных газов. Как проиллюстрировано на фиг. 3, второй корпус 250 каталитического нейтрализатора может быть расположен ниже по потоку от корпуса 210 каталитического нейтрализатора. По существу, каталитические нейтрализаторы 210 и 250 являются наглухо присоединенными к короткой выхлопной трубе 290. Таким образом, устройства снижения токсичности выхлопных газов расположены каскадом, чтобы минимизировались тепловые потери между корпусами каталитического нейтрализатора.
Несмотря на то, что корпус 210 каталитического нейтрализатора остается наглухо присоединенным ниже по потоку от выпускного коллектора 48, выпускные направляющие 202, 204 и 206, и трубопровод 208 схождения выпускных направляющих, корпус 250 каталитического нейтрализатора присоединен в положении ниже по потоку, которое может быть положением под днищем кузова и присоединен к короткой выхлопной трубе 290. Корпус 250 каталитического нейтрализатора может быть, но не в качестве ограничения, трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором, уловителем обедненных NOx, дизельным или бензиновым сажевым фильтром или окислительным каталитическим нейтрализатором. Каталитический нейтрализатор 250 содержит в себе два конуса 252 и 254 каталитического нейтрализатора, охватывающих ствол 256 каталитического нейтрализатора. Первый конус 252 каталитического нейтрализатора присоединен к короткой выхлопной трубе 290 ниже по потоку от корпуса 210 каталитического нейтрализатора и имеет две стенки, установленные под углом вверх от выпускной трубы 290, которые встречаются со стенками ствола 256 каталитического нейтрализатора. На дальнем конце ствола 256 каталитического нейтрализатора, второй конус 254 каталитического нейтрализатора имеет стенки, установленные под углом внутрь от ствола 256 каталитического нейтрализатора, чтобы встречаться со стенками выпускного канала 35.
Беря начало на пересечении с выпускной трубой 290, верхняя установленная под углом стенка 258 первого конуса 252 каталитического нейтрализатора может размещать датчик 260 выхлопных газов, чтобы датчик кислорода был расположен выше по потоку от первого каталитического блока. Этот датчик выхлопных газов может быть, но не в качестве ограничения линейным датчиком кислорода или универсальным или широкодиапазонным датчиком кислорода выхлопных газов (UEGO), двухпозиционным датчиком кислорода (EGO), подогреваемым EGO (HEGO), датчиком NOx, HC, или CO. Датчик 260 выхлопных газов, такой как расположенный на стенке 258, имеет внутренние электроды (не показаны), заключенные в оболочку внутри металлического экрана 262. Выхлопные газы, происходящие из выпускных направляющих, текут через корпус 210 каталитического нейтрализатора и выпускную трубу 290, и детектируются электродами датчика 260 выхлопных газов. Поток выхлопных газов детектируется электродами после того, как он втекает в металлический экран 262 через отверстия 264, расположенные в продольном направлении вдоль нижней части металлического экрана 262. Корпус 266 датчика располагает датчик 260 выхлопных газов в пределах стенки 258 каталитического нейтрализатора и присоединяет электроды к системе 14 управления проводами 268.
Подобно корпусу 210 каталитического нейтрализатора, корпус 250 каталитического нейтрализатора также содержит в себе множество каталитических блоков. Несмотря на то, что два каталитических блока 270 и 272 показаны на фиг. 3, дополнительные каталитические блоки могут быть включены в каталитический нейтрализатор 250 (или каталитический нейтрализатор 210) в других вариантах осуществления. Например, в одном из вариантов осуществления, корпусы 210 и 250 каталитического нейтрализатора могли бы быть расположены каскадом, только с одним каталитическим блоком, расположенным в каждом корпусе каталитического нейтрализатора. Дополнительный вариант осуществления включает в себя корпусы 210 и 250 каталитического нейтрализатора, которые могли бы быть расположены каскадом, с тремя каталитическими блоками, расположенными в каждом корпусе. Дополнительно, другие комбинации множеств корпусов каталитического нейтрализатора и каталитических блоков, такие что присутствует больше, чем один каталитический блок, относятся к настоящей полезной модели.
Как описано выше, каталитические блоки 270 и 272 являются пористыми носителями для металлических катализаторов и могут быть изготовлены из материалов, таких как, но не в качестве ограничения, керамика (например, кордиерит), минералы (например, глинозем) или металлы (например, нержавеющая сталь), и могут нести металлические катализаторы, такие как, но не в качестве ограничения, благородные металлы (например, палладий) или редкоземельные металлы (например, иттрий).
Ствол 256 каталитического нейтрализатора содержит два каталитических блока 270 и 272. Между каталитическими блоками 270 и 272 и верхней 274 и нижней 276 частями ствола 256 каталитического нейтрализатора находятся монтажные маты 278. В пределах ствола 256 каталитического нейтрализатора, первый каталитический блок 270 присоединен к выхлопной трубе 290 ниже по потоку от датчика 260 выхлопных газов. Второй каталитический блок 272 может быть расположен минимально ниже по потоку от первого каталитического блока 270 внутри ствола 256 каталитического нейтрализатора. Несмотря на то, что каталитические блоки 270 и 272 не находятся в контакте, расстояние между ними внутри ствола 256 каталитического нейтрализатора может быть достаточно большим, чтобы размещать еще один датчик 280 выхлопных газов в пределах верхней стенки 274, приблизительно на середине пути вниз по потоку ствола 256 каталитического нейтрализатора.
Датчик выхлопных газов, такой как датчик 280, может быть, но не в качестве ограничения линейным датчиком кислорода или универсальным или широкодиапазонным датчиком кислорода выхлопных газов (UEGO), двухпозиционным датчиком кислорода (EGO), подогреваемым EGO (HEGO), датчиком NOx, НС, или СО. Датчик 280 выхлопных газов, такой как расположенный на верхней стенке 274, содержит в себе внутренние электроды (не показаны), заключенные в оболочку внутри металлического экрана 282. Поток выхлопных газов, выходящий из первого каталитического блока 270 детектируется электродами после втекания в металлический экран 282 через отверстия 284, расположенные в продольном направлении вдоль нижней части металлического экрана 282. Корпус 286 датчика располагает датчик 280 выхлопных газов в пределах верхней стенки 274 ствола каталитического нейтрализатора и присоединяет электроды к системе 14 управления проводами 288.
Возвращаясь к фиг. 2, каталитические блоки 230 и 232 в предложенной системе 20 выпуска, как будет описано ниже, могут иметь многообразие размеров и параметров. Изменение плотности ячеек каталитического нейтрализатора, которая измеряется в ячейках на квадратный дюйм (ячеек на квадратный дюйм), может оказывать влияние на параметры, в том числе, но не в качестве ограничения, геометрическую поверхность, в которой расположено каталитический нейтрализатор, массу веществ выхлопных газов, которые текут через каталитический блок, теплопередачу на всем протяжении каталитического блока и получающееся в результате противодавление выхлопных газов.
Повышение плотности ячеек каталитического блока ведет к увеличению каталитически эффективной поверхности без изменения общих размеров каталитического блока. Физические конфигурации и химические свойства каталитических блоков регулируются как необходимо для управления качеством выбросов и описаны в показателях расстояния между ячейками (L) и толщины стенок ячеек (t). Плотность ячеек (N) определяется в качестве количества ячеек на единицу площади поперечного сечения и является универсально зависящей от расстояния между ячейками,
Figure 00000002
(1)
Поэтому, если расстояние между ячейками мало, большое количество ячеек расположено внутри пространства носителя каталитического нейтрализатора.
Открытая фронтальная площадь (OFA) является зависящей от величины площади поверхности, имеющейся в распоряжении для взаимодействия с потоком выхлопных газов, и является функцией толщины стенки (t), расстояния между ячейками (L) и плотности ячеек (N),
Figure 00000003
(2)
Поэтому, если плотность ячеек (N) высока, то есть множество OFA, с которым могут взаимодействовать выхлопные газы.
Гидравлический диаметр (Dh) является зависящим от размера канала внутри каталитического блока, сквозь который могут течь выхлопные газы,
Figure 00000004
(3)
При конструировании каталитических нейтрализаторов, есть равновесие между геометрической площадью поверхности и перепадом давления внутри каталитического блока. Падение давления (ΔP) в каталитическом блоке зависит от скорости (υ) потока выхлопных газов и длины (
Figure 00000005
) каталитического блока и плотности (ρ) потока газов,
Figure 00000006
(4)
где f - трение, а Gc гравитационная постоянная (6,67384×10-11 м3 кг-1 с-2). Поэтому, чтобы повышать ΔP в каталитическом блоке, гидравлическому диаметру (Dh) каталитического нейтрализатора необходимо быть низким. Это, в свою очередь, может оптимизироваться при конструировании каталитического блока.
В одном из примеров, основы каталитических нейтрализаторов, примененные в материалах настоящего описания, могут иметь плотности ячеек, находящиеся в диапазоне 100-1200 ячеек на квадратный дюйм со стенками ячеек, находящимися в диапазоне 0,1-10 мм (10-3 -10-2 дюйма). Точнее, если плотность ячеек внутри каталитического блока является разной, то может создаваться перепад давления в соответствии с уравнением 4.
Как видно на фиг. 2, выхлопные газы из выпускных направляющих 202, 204 и 206 сходятся и смешиваются в коротком узком трубопроводе 208. Непосредственно ниже по потоку от трубопровода 208 схождения выхлопных газов, смешанный поток выхлопных газов поступает в корпус 210 каталитического нейтрализатора через конус 212 каталитического нейтрализатора. Пространство 250 внутри конуса 212 каталитического нейтрализатора, непосредственно предшествующее первому каталитическому блоку 230, является областью, в которой может происходить неравномерное распределение выхлопных газов. Плохое смешивание выхлопных газов в этой области также приводит к ненадлежащему считыванию потока, возникающего из цилиндров 30 двигателя. Чтобы помогать устранять неуравновешенность выпускного потока, каталитические блоки, содержащие в себе неоднородные плотности ячеек, могут использоваться, чтобы улучшать P на всем протяжении основы каталитического нейтрализатора, а более точно, чтобы приспосабливаться к недостаточному смешиванию выхлопных газов, выходящих из трех выпускных направляющих, которые имеют отличающиеся длины. С этой целью, вариант осуществления может иметь улучшенную уравновешенность потока выхлопных газов внутри системы выпуска, чтобы компенсировать многообразие длин и ширин выпускных направляющих использованием неоднородных плотностей ячеек у каталитического блока относительно разности в процентах по длине между самой длинной и самой короткой выпускной направляющей выпускного коллектора (как дополнительно описано ниже).
Блок-схема 300 последовательности операций способа, представленная на фиг. 4, описывает движение выхлопных газов через систему 20 выпуска. Последовательность 310 операций начинается, в то время как выхлопные газы протекают через множество выпускных направляющих 202, 204 и 206 выпускного коллектора 48. Поток выхлопных газов из выпускных направляющих 202, 204 и 206 смешивается в трубопроводе 208 схождения выпускных направляющих на этапе 320. На этапе 330, датчик 220 выхлопных газов детектирует смешанный поток газов. На этапе 340, смешанный поток выхлопных газов поступает в корпус 210 каталитического нейтрализатора, а на этапе 350 проходит через первый каталитический блок 230. Поток выхлопных газов выявляется на этапе 360 датчиком 240 выхлопных газов перед движением через второй каталитический блок 232 на этапе 370. После прохождения через второй каталитический блок 232, выхлопные газы продолжают движение сквозь систему 20 выпуска через выпускной канал 35 на этапе 380.
Фиг. 5-7 иллюстрируют варианты осуществления каталитических блоков 230 и 232, имеющих по-разному меняющуюся плотность ячеек внутри блока, чтобы создавать перепад давления между областью 2 50 смешивания для выхлопных газов, происходящих из выпускных направляющих разных длин и выпускного канала 35.
Фиг. 5 иллюстрирует вариант осуществления для создания перепада давления внутри корпуса 210 каталитического нейтрализатора. Каталитические блоки 230 и 232, как проиллюстрировано, показывают каталитический блок 230, являющийся более коротким по длине, чем каталитический блок 232, но могут использоваться другие относительные длины. Например, каталитический блок 230 может иметь такую же длину, как каталитический блок 232. Дополнительно, каталитический блок 230 может быть более длинным, чем каталитический блок 232.
Иллюстрации осевых проекций 410 и 412 ячеек внутри каталитических блоков 230 и 232, соответственно, показаны на фиг. 5. Линии 414 и 416 в пределах осевых проекций представляют стенки ячеек, которые несут металлические катализаторы внутри каталитических блоков. Количество черных линий 414 и 416 соответствует количеству ячеек, и является зависящим от плотности ячеек каталитического блока (например, большее количество черных линий на расстояние обозначает более высокую плотность ячеек). Пробел 418 и 420 внутри осевой проекции представляет каналы внутри каталитических блоков, через которые будут течь выхлопные газы.
Так как количество горизонтальных линий на расстояние 414 в каталитическом блоке 230 и 416 в каталитическом блоке 232 меняется, осевые проекции 410 и 412 иллюстрируют, что оба каталитических блока 230 и 232 имеют конструкцию с неоднородной плотностью ячеек в вертикальном направлении. Дополнительно, расстояние между вертикальными линиями 414 и 416 в каталитических блоках 230 и 232, соответственно, не меняется для заданного расстояния, осевые проекции 410 и 412 иллюстрируют, что каталитические блоки 230 и 232 имеют конструкцию с неоднородной плотностью ячеек в вертикальном направлении. Кроме того, плотности ячеек меняются внутри блока 230 иначе, чем внутри блока 232, а кроме того, изменение плотности ячеек происходит в иных горизонтальных местоположениях в пределах блока 230, чем в пределах блока 232. Например, есть большее изменение плотности ячеек внутри вертикальной центральной области в блоке 230, чем в блоке 232, наряду с тем, что есть большее изменение плотности ячеек внутри вертикальной нижней области в блоке 232, чем в блоке 230.
Таким образом, первый каталитический блок в корпусе имеет первую неоднородную плотность ячеек, а второй каталитический блок в корпусе имеет вторую, иную неоднородную плотность ячеек. Разность может быть разностью положения переменной плотности ячеек. Например, блок 230 может располагать смежные ячейки с переменной плотностью в первом радиальном положении, тогда как блок 232 может располагать смежные ячейки с переменной плотностью во втором радиальном положении. Кроме того, степень, в которой меняются по размеру (например, высоте, ширине и/или высоте и ширине) соседние ячейки, может различаться между блоком 230 и блоком 232. В одном из примеров, блок 230 может располагать ячейки с переменным размером, прилегающие друг к другу на стороне потока выхлопных газов, ближайшей к конкретной направляющей, такой как самая длинная направляющая или самая короткая направляющая, наряду с расположением ячеек однородного размера прилегающими друг к другу на противоположной стороне потока выхлопных газов.
Несмотря на то, что этот пример показывает переменную плотность ячеек в вертикальном направлении для каждого из блоков 230 и 232, изменение, в качестве альтернативы, может быть по длине данного блока. В еще одном примере, блок 230 может иметь переменную плотность ячеек, как показано, наряду с тем, что блок 232 имеет однородную плотность ячеек.
Примерная конструкция по варианту осуществления, проиллюстрированному на фиг. 5, чтобы был перепад давления в корпусе 210 каталитического нейтрализатора, может содержать отношение самой длинной выпускной направляющей к самой короткой выпускной направляющей, равняющееся 1,6. По существу, средняя плотность ячеек каталитического блока 230 может иметь значение по меньшей мере в 1,6 раза большее, чем плотность ячеек каталитического блока 232 каталитического нейтрализатора. Например, блок 230 может иметь среднюю плотность ячеек в 640 ячеек на квадратный дюйм, а блок 232 может иметь однородную плотность ячеек в 400 ячеек на квадратный дюйм.
Фиг. 6 иллюстрирует еще один пример для повышения перепада давления внутри корпуса 210 каталитического нейтрализатора. Иллюстрации осевых проекций 510 и 512 ячеек внутри каталитических блоков 230 и 232, соответственно, показаны на фиг. 6. Линии 514 и 516 в пределах осевых проекций представляют стенки ячеек, которые несут металлические катализаторы внутри каталитических блоков. Количество линий 514 и 516 соответствует количеству ячеек, и является зависящим от плотности ячеек каталитических блоков (например, большее количество черных линий на расстояние обозначает более высокую плотность ячеек). Пробел 518 и 520 внутри осевой проекции представляет каналы внутри каталитических блоков, через которые будут течь выхлопные газы.
Осевые проекции 510 и 512 иллюстрируют подход, где расстояние между вертикальными линиями меняется в пределах блока, но расстояние между горизонтальными линиями не меняется. Таким образом, каждый блок имеет меняющуюся плотность ячеек вдоль горизонтального направления через торец блока. Кроме того, вновь, плотности ячеек могут меняться внутри блока 230 иначе, чем внутри блока 232, а кроме того, изменение плотности ячеек может происходить в иных горизонтальных местоположениях в пределах блока 230, чем в пределах блока 232. Например, более высокая плотность ячеек может быть предусмотрена в горизонтальной центральной области в блоке 230, чем в блоке 232, наряду с тем, что более низкая плотность ячеек может быть предусмотрена в горизонтальной боковой области в блоке 232, чем в блоке 230. В этом примере, средняя плотность ячеек обоих блоков 230 и 232 может быть по существу равной, такой как в пределах 5% друг от друга.
Фиг. 7 иллюстрирует еще один другой пример для управления перепадом давления внутри корпуса 210 каталитического нейтрализатора. Иллюстрации осевых проекций 610 и 612 ячеек внутри каталитических блоков 230 и 232, соответственно, показаны на фиг. 7. Линии 614 и 616 в пределах осевых проекций представляют ячейки, которые несут металлические катализаторы внутри каталитических блоков. Количество линий 614 и 616 соответствует количеству ячеек, и является зависящим от плотности ячеек каталитических блоков (например, большее количество черных линий на расстояние обозначает более высокую плотность ячеек). Пробел 618 и 620 внутри осевой проекции представляет каналы внутри каталитических блоков, через которые будут течь выхлопные газы.
Осевые проекции 610 и 612 иллюстрируют переменную плотность ячеек в обоих, горизонтальном и вертикальном, направлениях в каждом из блоков 230 и 232.
Таким образом, система по фиг. 1-7 предусматривает выхлопную систему, содержащую: выпускной коллектор, имеющий направляющие разной длины; и устройство снижения токсичности выхлопных газов, содержащее множество каталитических блоков, по меньшей мере один из которых имеет переменную плотность ячеек или толщину стенок ячеек.
В некоторых примерах, система по фиг. 1-7 предусматривает выхлопную систему, содержащую: двигатель, содержащий встроенный выпускной коллектор, имеющий выпускные направляющие разной длины; и устройство снижения токсичности выхлопных газов, содержащее множество каталитических блоков, расположенных последовательно, каждый с разной плотностью ячеек и толщиной стенок ячеек. Выхлопная система включает в себя те случаи, в которых устройство снижения токсичности выхлопных газов расположено в наглухо соединенном положении, при этом выпускной коллектор включает в себя три направляющих, причем, одну, более длинную, чем оставшиеся две направляющих, одна, более длинная направляющая расположена на одном конце коллектора, напротив оставшихся двух. Выхлопная система включает в себя те случаи, в которых первый каталитический блок имеет более высокую плотность ячеек, чем второй каталитический блок, и в которых первый каталитический блок имеет более низкую плотность ячеек, чем второй каталитический блок. Система дополнительно содержит датчик кислорода, расположенный смежно одной, более длинной направляющей. Выхлопная система дополнительно содержит еще одно устройство снижения токсичности выхлопных газов, расположенное ниже по потоку от устройства снижения токсичности выхлопных газов.
Система по фиг. 1-7 также предусматривает способ работы двигателя, включающий в себя этапы, на которых:
обеспечивают протекание выхлопных газов из множества цилиндров двигателя в выпускной коллектор, имеющий направляющие разной длины; объединяют поток выхлопных газов ниже по потоку от направляющих разной длины и выше по потоку от наглухо присоединенного корпуса каталитического нейтрализатора; и обеспечивают протекание объединенных выхлопных газов через множество каталитических блоков, каждый с разной плотностью ячеек, расположенных внутри наглухо присоединенного корпуса каталитического нейтрализатора, и каждый с переменной плотностью ячеек вдоль множества направлений. Способ дополнительно содержит считывание содержание кислорода выхлопных газов объединенного потока выхлопных газов выше по потоку от первого блока из множества блоков.
Следует принимать во внимание, что конфигурации и процедуры, раскрытые в материалах настоящего описания, являются примерными по природе, и что эти специфичные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, так как возможны многочисленные варианты. Например, вышеприведенная технология может быть применена к типам двигателя V6, I-4, I-6, V-12, оппозитному 4-цилиндровому и другим типам двигателя. Предмет настоящего раскрытия включает в себя все новейшие и не очевидные комбинации и подкомбинации различных систем и конфигураций, и другие признаки, функции и/или свойства, раскрытые в материалах настоящего описания.
Последующая формула полезной модели подробно указывает некоторые комбинации и подкомбинации, рассматриваемые в качестве новейших и неочевидных. Эти пункты формулы полезной модели могут указывать ссылкой на элемент в единственном числе либо «первый» элемент или его эквивалент. Следует понимать, что такие пункты формулы полезной модели включают в себя объединение одного или более таких элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Другие комбинации и подкомбинации раскрытых признаков, функций, элементов и/или свойств могут быть заявлены формулой полезной модели посредством изменения настоящей формулы полезной модели или представления новой формулы полезной модели в этой или родственной заявке. Такая формула полезной модели, более широкая, более узкая, равная или отличная по объему по отношению к исходной формуле полезной модели, также рассматривается в качестве включенной в предмет полезной модели настоящего раскрытия.

Claims (14)

1. Выхлопная система, содержащая:
выпускной коллектор, имеющий направляющие разной длины;
и устройство снижения токсичности выхлопных газов, содержащее множество каталитических блоков с различной плотностью ячеек.
2. Выхлопная система по п. 1, в которой устройство снижения токсичности выхлопных газов расположено в наглухо соединенном положении в выпускном коллекторе.
3. Выхлопная система по п. 1, в которой выпускной коллектор содержит три направляющих, причем одну, более длинную, чем оставшиеся две направляющих, при этом одна, более длинная направляющая расположена на одном конце коллектора напротив оставшихся двух.
4. Выхлопная система по п. 1, в которой устройство снижения токсичности выхлопных газов содержит два каталитических блока с различной плотностью ячеек, причем первый каталитический блок в корпусе имеет неоднородную плотность ячеек, а второй каталитический блок в корпусе имеет однородную плотность ячеек.
5. Выхлопная система по п. 1, в которой устройство снижения токсичности выхлопных газов содержит два каталитических блока с различной плотностью ячеек, причем первый каталитический блок в корпусе имеет первую неоднородную плотность ячеек, а второй каталитический блок в корпусе имеет вторую, другую неоднородную плотность ячеек.
6. Выхлопная система по п. 3, дополнительно содержащая датчик кислорода, расположенный смежно одной, более длинной направляющей.
7. Выхлопная система по п. 1, дополнительно содержащая еще одно устройство снижения токсичности выхлопных газов, расположенное ниже по потоку от устройства снижения токсичности выхлопных газов.
8. Выхлопная система, содержащая:
двигатель, содержащий встроенный выпускной коллектор, имеющий выпускные направляющие разной длины; и
устройство снижения токсичности выхлопных газов, содержащее множество каталитических блоков, расположенных последовательно, с переменной плотностью ячеек внутри каталитического блока.
9. Выхлопная система по п. 8, в которой устройство снижения токсичности выхлопных газов расположено в наглухо соединенном положении в выпускном коллекторе, при этом выпускной коллектор содержит три направляющих, причем одну, более длинную, чем оставшиеся две направляющих, при этом одна, более длинная направляющая расположена на одном конце коллектора, напротив оставшихся двух.
10. Выхлопная система по п. 8, в которой первый каталитический блок имеет переменную плотность ячеек в первой области передней стороны блока и однородную плотность ячеек во второй области передней стороны блока.
11. Выхлопная система по п. 8, дополнительно содержащая датчик кислорода, расположенный смежно одной, более длинной направляющей.
12. Выхлопная система по п. 8, дополнительно содержащая еще одно устройство снижения токсичности выхлопных газов, расположенное ниже по потоку от первого устройства снижения токсичности выхлопных газов.
13. Выхлопная система по п. 8, в которой первый расположенный выше по потоку блок имеет переменную плотность ячеек вдоль только одного направления, причем одно направление является одним из горизонтального, вертикального и радиального.
14. Выхлопная система по п. 8, в которой первый расположенный выше по потоку блок имеет переменную плотность ячеек вдоль двух направлений.
Figure 00000001
RU2014133523/06U 2013-08-16 2014-08-14 Выхлопная система (варианты) RU155443U1 (ru)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201361866976P 2013-08-16 2013-08-16
US61/866,976 2013-08-16
US14/030,390 2013-09-18
US14/030,390 US9512766B2 (en) 2013-08-16 2013-09-18 Multi-cell structure for automotive catalyst support

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU155443U1 true RU155443U1 (ru) 2015-10-10

Family

ID=51629334

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014133523/06U RU155443U1 (ru) 2013-08-16 2014-08-14 Выхлопная система (варианты)

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9512766B2 (ru)
CN (1) CN204082277U (ru)
DE (1) DE202014103757U1 (ru)
RU (1) RU155443U1 (ru)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6426500B2 (ja) * 2015-03-05 2018-11-21 本田技研工業株式会社 酸素センサを備えた排気装置
US9732660B2 (en) * 2015-12-01 2017-08-15 GM Global Technology Operations LLC Integrated sensor-catalyst
DE102017112356A1 (de) * 2017-06-06 2018-12-06 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Abgasnachbehandlungseinrichtung für einen Verbrennungsmotor und entsprechendes Kraftfahrzeug
DE102017220533A1 (de) * 2017-11-17 2019-05-23 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betreiben eines Reagenzmittel-Dosiersystems, Vorrichtung und Leitungsnetz zur Durchführung des Verfahrens
DE102017128607A1 (de) * 2017-12-01 2019-06-06 Eberspächer Exhaust Technology GmbH & Co. KG Gehäuseanschlusselement
US11725603B1 (en) * 2022-03-07 2023-08-15 Ford Global Technologies, Llc Systems and methods for air-fuel ratio imbalance monitor

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1026037A (ja) * 1996-07-09 1998-01-27 Yutaka Giken Co Ltd センサ取付ボス
US6321531B1 (en) 1996-12-18 2001-11-27 Litex, Inc. Method and apparatus for using free radicals to reduce pollutants in the exhaust gases from the combustion of a fuel
US6148613A (en) * 1998-10-21 2000-11-21 Alternative Fuel Systems, Inc. Reversing flow catalytic converter for internal combustion engine
WO2003095130A1 (en) 2002-05-08 2003-11-20 Dana Corporation Plasma-assisted sintering
DE10300298A1 (de) * 2003-01-02 2004-07-15 Daimlerchrysler Ag Abgasnachbehandlungseinrichtung und -verfahren
US7032581B2 (en) 2004-03-19 2006-04-25 Ford Global Technologies, Llc Engine air-fuel control for an engine with valves that may be deactivated
US6938598B1 (en) 2004-03-19 2005-09-06 Ford Global Technologies, Llc Starting an engine with electromechanical valves
US7194993B2 (en) 2004-03-19 2007-03-27 Ford Global Technologies, Llc Starting an engine with valves that may be deactivated
US7165391B2 (en) 2004-03-19 2007-01-23 Ford Global Technologies, Llc Method to reduce engine emissions for an engine capable of multi-stroke operation and having a catalyst
US7031821B2 (en) 2004-03-19 2006-04-18 Ford Global Technologies, Llc Electromagnetic valve control in an internal combustion engine with an asymmetric exhaust system design
US7021289B2 (en) 2004-03-19 2006-04-04 Ford Global Technology, Llc Reducing engine emissions on an engine with electromechanical valves
US8079214B2 (en) * 2007-12-14 2011-12-20 Hyundai Motor Company Integrally formed engine exhaust manifold and cylinder head
DE102008026178A1 (de) * 2008-05-30 2009-12-03 Deutz Ag SCR-Katalysator mit hohem Wirkungsgrad

Also Published As

Publication number Publication date
DE202014103757U1 (de) 2014-09-16
US20150047323A1 (en) 2015-02-19
US9512766B2 (en) 2016-12-06
CN204082277U (zh) 2015-01-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU155443U1 (ru) Выхлопная система (варианты)
JP6564637B2 (ja) 排ガス浄化装置
US8021621B2 (en) Honeycomb structure, exhaust gas purifying apparatus, and method for producing honeycomb structure
US9586195B2 (en) Honeycomb structural body
US9932873B2 (en) Exhaust gas purifying device
WO2018173557A1 (ja) 排ガス浄化用触媒
CN105339074A (zh) 三元催化转化器
JP6487982B1 (ja) 排ガス浄化用触媒
JP2017185464A (ja) 排ガス浄化装置
JP2017200675A (ja) 内燃機関の排ガス浄化触媒
CN102741517A (zh) 废气后处理系统
CN1070985A (zh) 用于内燃机的带有催化净化器的消声器及其中的膜片元件
CN1894489A (zh) 包含微粒过滤器的贫燃料燃烧内燃机的排气系统
EP2184459A1 (en) Exhaust gas purification device
WO2016056573A1 (ja) 排ガス浄化装置
US12092008B2 (en) Exhaust purification filter
WO2012115336A2 (ko) 다기능성 배기가스 정화필터 및 이를 이용한 배기가스 정화장치
JP2904431B2 (ja) 排ガス浄化装置
KR101000224B1 (ko) 차량용 촉매장치
CN104937227A (zh) 催化转换器
US8747760B2 (en) Catalytic converter
JP2006189027A (ja) 排ガス浄化フィルタ
CN102650227B (zh) 内燃机的废气净化装置
JPH08193512A (ja) 排ガス浄化装置
JP2007083189A (ja) 触媒コンバータおよび排気システム

Legal Events

Date Code Title Description
MM9K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20200815