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1、(10)申请公布号 CN 102777239 A (43)申请公布日 2012.11.14 C N 1 0 2 7 7 7 2 3 9 A *CN102777239A* (21)申请号 201210215790.6 (22)申请日 2012.05.13 13/107367 2011.05.13 US F01N 3/28(2006.01) (71)申请人通用汽车环球科技运作有限责任公 司 地址美国密执安州 (72)发明人 NI海内蒂 SM尤库姆 (74)专利代理机构中国专利代理(香港)有限公 司 72001 代理人原绍辉 傅永霄 (54) 发明名称 用于处理排气的排气后处理系统和方法 (57) 。
2、摘要 本发明涉及用于处理排气的排气后处理系 统和方法，具体地，在本发明的一个示例性实施 例中，提供一种排气后处理系统，其包括：入口壳 体；该入口壳体中的入口，其构造成接收来自内 燃发动机的排气流；和该入口壳体中的出口，该 出口构造成把排气流引导到污染物减少装置。该 系统还包括联接到该入口壳体的内表面的偏转 器，该偏转器构造成接收来自入口的排气流并且 均匀地引导该排气流通过该出口到污染物减少装 置。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书4页 附图3页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 3 页 1/1。
3、页 2 1.一种排气后处理系统，包括： 入口壳体； 所述入口壳体中的入口，其构造成从内燃发动机接收排气流； 所述入口壳体中的出口，其构造成把排气流引导到布置在所述排气后处理系统中的污 染物减少装置；和 联接到所述入口壳体的内表面的偏转器，所述偏转器构造成接收来自所述入口的排气 流并且均匀地引导所述排气流通过所述出口到污染物减少装置。 2.如权利要求1所述的系统，包括从所述内表面基本上垂直延伸的多个偏转器。 3.如权利要求2所述的系统，其中，所述多个偏转器包括弯曲件。 4.如权利要求1所述的系统，包括从椭圆形壳体的侧壁延伸的侧偏转器。 5.如权利要求1所述的系统，其中，所述壳体包括椭圆形壳体。 。
4、6.如权利要求1所述的系统，其中，通过所述入口的第一排气流流向基本上垂直于通 过所述出口的第二排气流流向。 7.如权利要求1所述的系统，其中，所述偏转器构造成以大于约0.85的均匀性指数均 匀地引导所述排气流通过所述出口。 8.如权利要求1所述的系统，其中，所述污染物减少装置包括氧化催化剂。 9.如权利要求1所述的系统，其中，所述入口构造成接收来自内燃发动机的涡轮增压 器的排气流。 10.一种用于处理来自内燃发动机的排气的方法，所述方法包括： 经由壳体中的入口接收来自内燃发动机的排气流； 引导所述排气流以形成均匀排气流送往所述壳体的出口；和 引导所述均匀排气流到污染物减少装置。 权 利 要 求。
5、 书CN 102777239 A 1/4页 3 用于处理排气的排气后处理系统和方法 技术领域 0001 本发明的示例性实施例涉及内燃发动机，并且尤其涉及内燃发动机的排气后处理 系统。 背景技术 0002 内燃发动机特别是柴油发动机的制造商面临着挑战性任务：符合关于氮氧化物特 别是一氧化氮以及未燃和部分氧化碳氢化合物、一氧化碳、颗粒物质及其它污染物的释放 的当前和将来的排放标准。为了降低内燃发动机的污染物排放，排气后处理系统用来减少 从发动机流出的排气内的污染物。 0003 排气后处理系统通常包括一个或多个后处理装置，例如氧化催化剂、催化转化器、 混合器元件和尿素喷射器。排气流的变化例如缺少均匀。
6、流会对后处理系统的性能产生不利 影响，因此引起不期望的污染物从系统释放。随着排放标准变得越来越严格，改善排气流进 入和流经后处理系统时的均匀性和分布对于满足这些标准是期望的。 发明内容 0004 在本发明的一个示例性实施例中，提供一种排气后处理系统，其包括：入口壳体； 该入口壳体中的入口，其构造成从内燃发动机接收排气流；和该入口壳体中的出口，其构造 成把排气流引导到污染物减少装置。该系统还包括联接到该入口壳体的内表面的偏转器， 该偏转器构造成从该入口接收排气流并且均匀地引导该排气流通过该出口到污染物减少 装置。 0005 在本发明的另一示例性实施例中，提供一种用于处理来自内燃发动机的排气的方 。
7、法，该方法包括的步骤有：经由壳体中的入口接收来自于内燃发动机的排气流；以及引导 该排气流以形成均匀排气流送往壳体的出口。该方法进一步地包括引导该均匀排气流到污 染物减少装置。 0006 本发明还涉及下列解决方案： 0007 1.一种排气后处理系统，包括： 0008 入口壳体； 0009 所述入口壳体中的入口，其构造成从内燃发动机接收排气流； 0010 所述入口壳体中的出口，其构造成把排气流引导到布置在所述排气后处理系统中 的污染物减少装置；和 0011 联接到所述入口壳体的内表面的偏转器，所述偏转器构造成接收来自所述入口的 排气流并且均匀地引导所述排气流通过所述出口到污染物减少装置。 0012。
8、 2.如解决方案1所述的系统，包括从所述内表面基本上垂直延伸的多个偏转器。 0013 3.如解决方案2所述的系统，其中，所述多个偏转器包括弯曲件。 0014 4.如解决方案1所述的系统，包括从椭圆形壳体的侧壁延伸的侧偏转器。 0015 5.如解决方案1所述的系统，其中，所述壳体包括椭圆形壳体。 说 明 书CN 102777239 A 2/4页 4 0016 6.如解决方案1所述的系统，其中，通过所述入口的第一排气流流向基本上垂直 于通过所述出口的第二排气流流向。 0017 7.如解决方案1所述的系统，其中，所述偏转器构造成以大于约0.85的均匀性指 数均匀地引导所述排气流通过所述出口。 001。
9、8 8.如解决方案1所述的系统，其中，所述污染物减少装置包括氧化催化剂。 0019 9.如解决方案1所述的系统，其中，所述入口构造成接收来自内燃发动机的涡轮 增压器的排气流。 0020 10.如解决方案1所述的系统，其中，所述椭圆形壳体通过冲压形成。 0021 11.如解决方案1所述的系统，其中，所述偏转器通过硬钎焊或焊接工艺联接到所 述内表面。 0022 12.一种用于处理来自内燃发动机的排气的方法，所述方法包括： 0023 经由壳体中的入口接收来自内燃发动机的排气流； 0024 引导所述排气流以形成均匀排气流送往所述壳体的出口；和 0025 引导所述均匀排气流到污染物减少装置。 0026 。
10、13.如解决方案12所述的方法，其中，引导所述排气流包括：通过从所述壳体的内 表面垂直延伸的多个偏转器使所述排气流偏转。 0027 14.如解决方案13所述的方法，其中，引导所述排气流包括：通过从所述壳体的侧 壁延伸的侧偏转器使所述排气流偏转。 0028 15.如解决方案13所述的方法，其中，引导所述排气流包括：通过包括多个弯曲件 的所述多个偏转器使所述排气流偏转。 0029 16.如解决方案12所述的方法，其中，所述壳体包括椭圆形壳体。 0030 17.如解决方案12所述的方法，其中，接收排气流包括：通过所述入口接收第一流 向的排气流，所述第一流向基本上垂直于通过所述出口的第二气体流向。 0。
11、031 18.如解决方案12所述的方法，其中，使所述排气流偏转包括：以大于约0.85的 均匀性指数引导所述均匀排气流通过所述出口。 0032 19.如解决方案12所述的方法，其中，引导所述均匀排气流包括：引导所述均匀排 气流到氧化催化剂。 0033 20.如解决方案12所述的方法，其中，接收排气流包括：从内燃发动机的涡轮增压 器接收排气流。 0034 通过下面结合附图对本发明的详细描述，本发明的上述特征和优点及其它特征和 优点是容易显而易见的。 附图说明 0035 在对实施例的下列详细描述中，仅通过举例的方式呈现其它特征、优点和细节，详 细描述参照附图，其中： 0036 图1是发动机系统的实施。
12、例的示意图； 0037 图2是排气后处理系统的实施例的详细剖面图； 0038 图3是示例性入口壳体的详细剖面端视图；和 0039 图4是图3示出的入口壳体的截面侧视图。 说 明 书CN 102777239 A 3/4页 5 具体实施方式 0040 下面的描述本质上仅仅是示例性，并且决不意图限制本发明、其应用或用途。应当 理解，在整个附图中，相应的附图标记表示相同或相应的部分和特征。 0041 图1是发动机系统100的实施例的示意图。发动机系统100包括内燃发动机102、 排气系统104和发动机控制器106。排气系统104包括排气歧管108、排气后处理设备110 和排气管道112。气缸116设置。
13、在内燃发动机102中，其中，气缸接收燃烧空气和燃料的混 合物。燃烧空气/燃料混合物进行燃烧，引起设置在气缸116中的活塞(未示出)的往复 运动。活塞的往复运动使曲轴(未示出)旋转以传递动力给车辆动力系(未示出)或发电 机或在内燃发动机102的固定应用情况下这种动力的其它固定接收器(未示出)。空气/ 燃料混合物的燃烧促成排气118流过排气歧管108并进入排气后处理设备110，其中，排气 后处理设备110包括入口壳体119、第一催化剂处理装置例如氧化催化剂120、混合器元件 122和第二催化处理装置124。在排气释放到大气之前，排气后处理设备110还原、氧化、捕 捉或以其它方式处理排气118的各种。
14、管制成分，如降低了污染物的排气流126所示。 0042 另外，排气后处理设备110和流体供应器125可操作地联接到发动机控制器106 并受其控制。发动机控制器106从传感器128a-128n收集与内燃发动机102的运转有关的 信息例如温度(进气系统、排气系统、发动机冷却剂、环境等等)、压力、排气流率、NOx浓度， 并因此，可以调整喷入混合器元件122的流体例如尿素的量。本文使用的术语控制器 指的是专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一个或多个软件或固件程序的处理器(共用 的、专用的或组)和存储器、组合逻辑电路和/或提供所述功能的其它适当的部件。在一个 示例性实施例中，入口壳体119接收柴油。
15、发动机排气流118并且引导它进入氧化催化剂120 以消除污染物使其符合排放法规。入口壳体119改善排气流118流入氧化催化剂时的均匀 性和分布以提高后处理系统110的性能。 0043 根据本发明的一个示例性实施例，图2示出排气后处理系统110的详细剖面图。 后处理系统110包括入口壳体119和刚性筒204。后处理系统110接收来自于内燃发动机 102的排气118，在一些实施例中，内燃发动机可以包括强制增压进气系统(例如涡轮增压 器)。排气流126描述了消除了污染物之后从刚性筒204出来的气流。入口壳体119包括 入口210、偏转器212和出口214。入口壳体形成排气118的均匀流以流入刚性筒2。
16、04。 0044 在一个实施例中，排气后处理系统110包括支撑在刚性筒204中的氧化催化剂 120、混合器元件122和第二催化处理装置124。这些示例性的部件构造成从排气118消除 污染物。从入口壳体119出来的排气118的均匀流改善排气后处理系统110的各个催化部 件(122、124)的性能。例如，偏转器212改善了排气从出口214流到氧化催化剂120的入 口表面218时的气流均匀性。穿过表面218和通过氧化催化剂120的排气的均匀流提供改 善的通过该部件的气流并使布置在污染物减少装置110中的催化剂化合物得到更有效的 使用。此外，通过均匀地分布穿过入口表面218的排气流，柴油发动机氧化催化。
17、剂120的基 本上整个主体得到利用，由此改善了污染物减少和其中的流动并且使内燃发动机102能够 满足排放法规。 0045 图3是示例性入口壳体119的详细剖面端视图。入口壳体119可以具有用来改 善排气流的均匀性的任何适当的构造和几何结构，例如所示的椭圆形。偏转器212是相对 说 明 书CN 102777239 A 4/4页 6 于入口210和排气118的进气流定向的弯曲偏转器。如图所示，偏转器从入口壳体119的 壁300的内表面299基本上垂直地延伸。在实施例中，入口壳体包括从壁300延伸的一个 或多个偏转器212。另外，侧壁302也从壁300基本上垂直地延伸，形成入口壳体119的外 壁。在。
18、所示实施例中，偏转器304从侧壁302的内表面301延伸以进一步地控制入口壳体 119内的气流。偏转器212和304可以具有可控制气流的任何适当的形状和取向，例如相对 于排气118进气流和/或进入刚性筒204和氧化催化剂120的气流对齐的弯曲构件或笔直 构件。根据期望的气流特性，偏转器212和304还可以是对齐的或不对齐的，和/或具有类 似的或不同的几何结构和/或尺寸。入口壳体119由任何适当的方法形成，例如冲压或铸 造。偏转器212和304由适当的方法形成，例如通过与入口壳体119一起冲压或将偏转器 212和304焊接(welding)/硬钎焊(brazing)到壁300。入口壳体119包括。
19、能够承受高温 的适当的耐用材料，例如任何金属合金(例如合金钢或不锈钢)。 0046 图4是入口壳体119的截面侧视图。如图所示，排气118流入入口210并且由偏 转器212控制和改变方向。偏转器212布置成促成均匀排气流400通过出口214进入支撑 在刚性筒204内的氧化催化剂120的基体中。在一个实施例中，偏转器212通过联接器402 联接到表面，该联接器可以是任何适当的联接器。例如，联接器402可以包括用以把偏转器 212附连在壁300上的硬钎焊缝、焊缝或其它粘合剂。如图1-4所示，入口壳体119的示例 性实施例提供进入排气后处理系统110的排气流118的改善的均匀性。改善的气流均匀性 提。
20、高了后处理系统110的性能。在一个实施例中，入口壳体119的出口214处的排气流400 的改善的均匀性的特征在于约0.80至约0.90的气流均匀性指数。在其它实施例中，气流 均匀性指数大于约0.90。气流均匀性指数广泛地用于汽车工业中以表示基体前方的气流分 布程度，在一个实施例中如下定义： 0047 式中，|U|-U avg |并且U avg U dA/A O 其它数 值如下：U局部区域表面处的瞬时速度；U avg 勘测气流均匀性指数处的表面上的平均速 度；瞬时速度和平均速度之间的绝对差(总为正值)；A 0 勘测气流均匀性指数处的总 面积。根据上述定义，均匀性最高可以达到表示理想分布流的1.0。
21、。越高的均匀性指数(接 近1.0)通常是对更加均匀分布流的表征。 0048 虽然已经参照示例性实施例描述了本发明，但是本领域技术人员应当理解的是， 在不偏离本发明范围的情况下，可以做出各种变化并且等效物可以代替其元件。另外，在 不偏离本发明实质范围的情况下，可以做出很多修改以使特定情况或材料适应本发明的教 导。因此，意图是，本发明不限制于所公开的用来实现本发明的特定实施例，而是，本发明将 包括所有落入本申请范围内的实施例。 说 明 书CN 102777239 A 1/3页 7 图1 说 明 书 附 图CN 102777239 A 2/3页 8 图2 说 明 书 附 图CN 102777239 A 3/3页 9 图3 图4 说 明 书 附 图CN 102777239 A 。