Узел нейтрализации отработавшего газа с отклоняющей поверхностью и способ его изготовления

Авторы патента:


Узел нейтрализации отработавшего газа с отклоняющей поверхностью и способ его изготовления
Узел нейтрализации отработавшего газа с отклоняющей поверхностью и способ его изготовления
Узел нейтрализации отработавшего газа с отклоняющей поверхностью и способ его изготовления
Узел нейтрализации отработавшего газа с отклоняющей поверхностью и способ его изготовления

 


Владельцы патента RU 2515566:

ЭМИТЕК ГЕЗЕЛЬШАФТ ФЮР ЭМИССИОНСТЕХНОЛОГИ МБХ (DE)

Изобретение относится к способу изготовления узла (1) нейтрализации отработавшего газа (ОГ), имеющего несущую структуру (2) со стороной (3) впуска, стороной (4) выпуска и заданным направлением (6) протекания, а также расположенной напротив стороны (4) выпуска отклоняющей поверхностью (5). Способ имеет, по меньшей мере, следующие шаги: обеспечение несущей структуры (2), подача на несущую структуру (2) текущего в заданном направлении протекания от стороны (3) впуска к стороне (4) выпуска ОГ, определение распределения скоростей (7) потока на стороне (4) выпуска несущей структуры (2), и придание формы (8) отклоняющей поверхности (5) по меньшей мере с одним элементом (25) обратного подпора в зависимости от распределения скоростей (7) потока на стороне (4) выпуска, так что распределение скоростей (7) потока выравнивается. Техническим результатом изобретения является эффективное использование каталитической поверхности за счет равномерного распределения потока. 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Предметом изобретения является способ изготовления узла нейтрализации отработавшего газа (ОГ), прежде всего работающего в противотоке компактного катализатора, имеющего отклоняющую поверхность для отклонения текущего в прямом направлении потока ОГ в обратное направление потока.

В связи с постоянно растущим объемом автомобильного трафика и становящимися все более строгими нормами выбросов ОГ для автомобилей с двигателями внутреннего сгорания важно, чтобы ОГ двигателей внутреннего сгорания эффективно очищались. Для этого из уровня техники известны системы нейтрализации ОГ, в которых ОГ двигателя внутреннего сгорания направляется вдоль каталитически активной поверхности, и вредные вещества в ОГ, такие как соединения оксидов азота, частицы сажи или окись углерода, с помощью нанесенного на эту поверхность катализатора преобразуются в безвредные вещества, такие как азот, вода и СO2. Как правило, для эффективного преобразования ОГ требуются относительно высокие температуры ОГ. Как правило, температуры ОГ двигателя внутреннего сгорания сразу после того, как ОГ покинут двигатель внутреннего сгорания, самые высокие, так что здесь около двигателя внутреннего сгорания в моторном отделении автомобиля было бы самое благоприятное место для размещения системы нейтрализации ОГ. Однако монтажное пространство поблизости от двигателя в автомобилях, как правило, очень ограничено. Поэтому традиционные системы выпуска ОГ, как правило, размещены в днище кузова автомобиля, где в распоряжении имеется значительно больше места.

Для того чтобы, несмотря на это, ограниченное монтажное пространство в моторном отделении можно было использовать для систем нейтрализации ОГ, разработаны особо компактные узлы нейтрализации ОГ с концентрическим протеканием, которые известны, например, из WO 05/001252 А1. В такой системе выпуска ОГ отработавший газ сначала проходит через область прямого потока, затем поворачивается и течет через область обратного потока, по меньшей мере, частично назад. При этом область обратного потока расположена концентрически вокруг области прямого потока, так что происходит эффективный теплообмен между областью прямого потока и областью обратного потока. Протекающие на поверхностях катализатора системы выпуска ОГ каталитические реакции в большинстве случаев также являются экзотермическими. По этой причине ОГ в системе выпуска ОГ нагревается, и текущий обратно ОГ, как правило, горячее, чем ОГ, текущий в прямом направлении. За счет эффективного теплообмена между прямым потоком и обратным потоком температура ОГ в системе выпуска ОГ может быть повышена или же поддерживаться высокой, так что происходит особо эффективное преобразование. В то же время, за счет разделения системы выпуска ОГ на область прямого потока, поворот и область обратного потока достигается особо компактная компоновка системы выпуска ОГ, так что размещение системы может происходить в моторном отделении или же вблизи двигателя внутреннего сгорания автомобиля.

При таких компактных компоновках катализатора оказалось, что, в большинстве случаев, требуются очень искривленные направления потока на впуске для того, чтобы следовать имеющемуся в распоряжении монтажному пространству в области двигателя. Таким образом, поток внутри таких систем выпуска ОГ, как правило, является неравномерным, что приводит к неэффективному использованию имеющейся там каталитической поверхности. По этой причине системы выпуска ОГ зачастую должны иметь большие размеры, чем это требовалось бы при равномерном протекании и эффективном использовании каталитически активной поверхности. Кроме того, недостатком является и неэффективное использование каталитического материала на каталитически активных поверхностях, так как он, как правило, содержит дорогие благородные металлы, и для того чтобы экономить затраты количество этих благородных металлов в узлах обработки ОГ должно быть как можно меньшим.

Исходя из этого задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы еще больше смягчить описанные в связи с уровнем техники технические проблемы. Прежде всего, должен быть представлен особо благоприятный способ изготовления узла нейтрализации ОГ, который, по меньшей мере, частично решает описанные здесь проблемы. Кроме того, должен быть представлен особо благоприятный узел нейтрализации ОГ. Кроме того, область между двигателем и первым узлом нейтрализации ОГ должна быть как можно более короткой, и для того чтобы обеспечить высокую каталитическую активность позиционированной около двигателя системы катализатора должно быть предотвращено ослабление турбулентного потока. Также должно быть достигнуто, что ОГ как можно более равномерно обтекает и краевые области системы катализатора, прежде всего, для выполненных кольцеобразно каталитических конвертеров, которые расположены в области обратного потока.

Эти задачи решены посредством способа согласно признаками п.1 формулы изобретения и узлом нейтрализации ОГ с признаками п.5 формулы изобретения. Другие благоприятные варианты осуществления изобретения указаны в сформулированных в виде зависимых пунктах формулы изобретения. Приведенные в формуле изобретения отдельно признаки являются комбинируемыми друг с другом любым технологически рациональным образом и могут быть дополнены поясняющими обстоятельствами из описания, при этом показываются дополнительные варианты осуществления изобретения.

Согласно изобретению предлагается способ изготовления узла нейтрализации ОГ, имеющего несущую структуру со стороной впуска, стороной выпуска и заданным направлением протекания, а также расположенной напротив стороны выпуска отклоняющей поверхностью, имеющий, по меньшей мере, следующие шаги:

а) обеспечение несущей структуры

б) подача на несущую структуру текущего со стороны впуска к стороне выпуска с заданным направлением протекания ОГ,

в) определение распределения скоростей потока на стороне выпуска несущей структуры, и

г) придание формы отклоняющей поверхности по меньшей мере с одним элементом обратного подпора в зависимости от распределения скоростей потока на стороне выпуска, так что распределение скоростей потока выравнивается.

Благодаря способу согласно изобретению является возможным выполнить узел нейтрализации ОГ таким образом, что достигается выравнивание текущего через узел нейтрализации ОГ потока ОГ. При этом область обратного потока может быть, как правило, расположена концентрически снаружи вокруг области прямого потока, так что может происходить указанный из уровня техники теплоперенос от области обратного потока к области прямого потока.

Далее шаги способа согласно изобретению поясняются детально и в предпочтительных вариантах осуществления.

На шаге а) обеспечивается несущая структура узла нейтрализации ОГ без расположенных в направлении потока за несущей структурой компонентов системы выпуска ОГ (свободный или же беспрепятственный выход или же отсутствие отклонения выходящих ОГ). Таким образом на шаге а) может быть изготовлен неполный узел нейтрализации ОГ, который содержит все компоненты, которые имеются в направлении потока перед несущей структурой в готовой системе выпуска ОГ, но не расположенные за несущей структурой компоненты.

На обеспеченную таким образом несущую структуру на шаге б) подается поток ОГ. В рамках способа изготовления узла нейтрализации ОГ, как правило, является благоприятным обеспечить поток нейтрализации ОГ с определенными свойствами (массовый поток ОГ, температура и загрузка вредными веществами), который соответствует чаще всего возникающим при дальнейшей эксплуатации узла нейтрализации ОГ условиям течения ОГ и/или обычным тестам ОГ. Так, узел нейтрализации ОГ может быть адаптирован именно для такого особо часто возникающего потока ОГ и поэтому является особо эффективным в эксплуатации.

Обеспеченный поток ОГ может, например, соответствовать потоку ОГ при определенных условиях эксплуатации автомобиля. Такие определенные условия эксплуатации могут быть установлены, например, через скорость движения автомобиля, число оборотов двигателя и/или крутящий момент двигателя. С такими определенными условиями эксплуатации, как правило, ассоциированы определенные свойства ОГ (массовый поток ОГ, температура и загрузка вредными веществами).

Также является возможным, что на шаге б) обеспечивается не только один поток ОГ с определенными свойствами, а несколько разных потоков ОГ. Могут, например, быть обеспечены условия протекания ОГ, которые возникают при обычных тестах для определения расхода топлива и выбросов вредных веществ. Например, здесь могут быть применены европейский NEDC-тест (Новый Европейский Ездовой Цикл) или американский FTP-тест (ездовой цикл федерального стандарта США). Для NEDC-теста автомобиль проезжает по роликовому стенду нормированный ездовой цикл, который состоит из смоделированной доли городского трафика и смоделированной доли междугородного сообщения. Для этого предварительно точно определяется сопротивление качению и сопротивление воздуха. FTP-тест воспроизводит реальное движение на автомобиле. Оба теста известны специалистам в этой области техники.

Шаги а) и б) служат, прежде всего, для того, чтобы определить параметры впуска и/или параметры протекания несущей структуры.

Шаг б) может быть проведен в подходящей тестовой конструкции, в которой в распоряжении имеются средства обеспечения необходимого потока ОГ и в то же время измерительные средства для контроля потока ОГ.

На шаге в) определяется распределение скоростей потока на стороне выпуска несущей структуры. В случае с распределением скоростей потока речь идет о плоскостной функции, которая указывает, в каком месте стороны выпуска какую скорость имеет выходящий из несущей структуры поток ОГ. Такое распределение скоростей потока может быть определено, например, таким образом, что в разных местах поверхности измеряются или же рассчитываются локальные скорости потока ОГ. Обычно это происходит в дискретных точках измерения, которые могут быть расположены, например, в узловых точках сети с квадратными ячейками. Тогда точки измерения построены как измерительный растр. Для того чтобы получить высокое качество измерения, является благоприятным, если измерительный растр ориентирован симметрично поперечному сечению несущей структуры. Для того чтобы повысить качество измерения распределения скоростей потока, количество точек измерения может быть увеличено. Дополнительно для каждой точки измерения может быть также учтен градиент скорости потока относительно окружающих точек измерения.

Если на шаге б) уже были обеспечены несколько разных потоков ОГ, на шаге в) могут быть определены и несколько распределений (генерированных при разных состояниях нагрузки) скоростей потока. Тогда в продолжение способа согласно изобретению может быть также определено и среднее распределение скоростей потока, в которое входят отдельные определенные распределения скоростей потока, взвешенные по частоте и продолжительности их возникновения.

Затем на шаге г) образуется форма отклоняющей поверхности, которая отклоняет выходящие из несущей структуры ОГ, в зависимости от распределения скоростей потока. Распределение скоростей потока, как правило, является неравномерным по всем любым поперечным сечениям через несущую структуру или же через сторону выпуска несущей структуры. В определенных областях скорость потока явно повышена по сравнению с другими областями. За счет того, что отклоняющая поверхность, которая противолежит стороне выпуска несущей структуры, соответственно выполняется с элементами обратного подпора, может быть достигнуто выравнивание скоростей потока на стороне выпуска, а тем самым и частично в несущей структуре, а также после отклонения. После отклонения может быть предусмотрена, например, расположенная концентрически относительно несущей структуры область обратного потока с дополнительными несущими структурами или сотовыми телами. Соответствующим образом выполненная отклоняющая поверхность, которая, например, локально особо близко подходит к стороне выпуска несущей структуры, может образовывать элемент обратного подпора или же элемент противодавления для потока ОГ между несущей структурой и отклоняющей поверхностью. При протекании ОГ через несущую структуру посредством этого элемента обратного подпора и/или элемента противодавления получается что-то типа подушки противодавления, и/или сопротивление протеканию в результате этого участками повышается.

Неожиданным образом оказалось, что для общего аэродинамического сопротивления узла нейтрализации ОГ является благоприятным, если участками за счет придания определенной формы отклоняющей поверхности противодавление повышается. Так, прежде всего, могут быть уменьшены приведенные вначале проблемы.

Особо благоприятным способ согласно изобретению является, если на шаге г) расстояние между отклоняющей поверхностью и стороной выпуска в областях повышенной скорости потока уменьшается до менее чем 30 мм. Предпочтительно, расстояние уменьшается даже до менее чем 20 мм. Под областями повышенной скорости потока здесь подразумеваются области повышенной скорости потока при ненарушенном распределении скоростей потока, которое определяется на шаге в), то есть когда нет влияющей на поток на стороне выпуска отклоняющей поверхности. Оказалось, что расстояние менее чем 30 мм между отклоняющей поверхностью и стороной выпуска является рациональным, для того чтобы образовать подушку противодавления между отклоняющей поверхностью и стороной выпуска, которая ведет к значительному перераспределению потока.

Способ является также благоприятным, если форма отклоняющей поверхности на шаге г) образуется участками по существу зеркально относительно формы распределения скоростей потока. Под этим имеется в виду, прежде всего, то, что в областях повышенной скорости потока отклоняющая поверхность подходит особо близко к стороне выпуска несущей структуры, в то время как в областях меньшей скорости потока она дальше удалена от стороны выпуска несущей структуры. Кроме того, что касается отклоняющей поверхности, необходимо учитывать, что она, как правило, наряду с функцией выравнивания потока по-прежнему имеет функцию отклонения потока ОГ. Поэтому является благоприятным, если образование формы отклоняющей поверхности для выравнивания потока происходит лишь участками. В других областях, в которых образования подушки давления для выравнивания потока не требуется, в образовании формы отклоняющей поверхности доминирует задача отклонения потока.

Способ является также благоприятным, если сторона впуска несущей структуры на шаге б), по меньшей мере, частично обтекается под углом наклонно к заданному направлению протекания. Могут также несколько частичных потоков обтекать несущую структуру под разными углами к направлению протекания несущей структуры. Угол набегающего потока может составлять, например, по меньшей мере 10 градусов, предпочтительно по меньшей мере 20 градусов, и особо предпочтительно по меньшей мере 30 градусов. Тем самым реализуется, прежде всего, асимметричный набегающий поток, который выравнивается посредством следующей отклоняющей поверхности. В этом заключается предпочтительная область применения изобретения.

В случае с изготовленными способом согласно изобретению узлами нейтрализации ОГ, как правило, требуется, чтобы они могли быть расположены в моторном отделении двигателя внутреннего сгорания особо компактным образом. Поэтому часто бывает так, что поток ОГ входит в такие узлы нейтрализации ОГ наклонно (то есть под углом). Именно при набегающем потоке под углом на стороне выпуска несущей структуры, как правило, получается неравномерное распределение скоростей потока. Путем изготовления узла нейтрализации ОГ способом согласно изобретению оно может быть особо рационально и эффективно выровнено.

В рамках изобретения также предлагается узел нейтрализации ОГ, который имеет несущую структуру со стороной впуска, стороной выпуска и направлением протекания, а также расположенную напротив стороны выпуска отклоняющую поверхность, при этом отклоняющая поверхность выполнена таким образом, что протекающий через узел нейтрализации ОГ с расположенной в нем отклоняющей поверхностью поток ОГ имеет показатель равномерности (uniformity-index) более чем 0,8. Особо предпочтительно, если поток ОГ имеет показатель равномерности более чем 0,9.

Такой узел нейтрализации ОГ может быть изготовлен, например, способом согласно изобретению. С помощью показателя равномерности указывается единообразие распределения потока. Показатель равномерности определяется по существу через интеграл распределения скоростей потока через сторону выпуска, который нормируется средней скоростью потока. Определение показателя равномерности происходит по следующей формуле из распределения скоростей потока:

Для определения показателя равномерности в одной поверхности определяется локальная скорость [wi] потока во множестве точек измерения (количество соответствует индексу i). Предпочтительно точки измерения равномерно распределены по поверхности (например, проходимая поверхность поперечного сечения параллельно стороне выпуска узла нейтрализации ОГ). Например, точки измерения могут быть соответственно узловыми точками мнимой сети с квадратными ячейками. Из этого множества локальных скоростей потока рассчитывается средняя скорость потока [w]. С помощью следующей формулы для каждой точки измерения из локальной скорости [wi] потока и средней скорости [w] потока определяется локальный показатель [ωi] неравномерности:

Теперь для всех точек измерения может быть рассчитан глобальный показатель [ω] неравномерности как средняя величина локальных показателей [ωi] неравномерности. Из этого глобального показателя [ω] неравномерности рассчитывается показатель [γ] равномерности по следующей формуле:

Показатель равномерности 1,0 соответствует абсолютно равномерному распределению потока. С помощью выше уже указанного способа определения распределения скоростей потока может быть проверено, имеется ли такой показатель равномерности. Для установления имеющегося показателя равномерности, как правило, применяется поток ОГ с определенными свойствами. К этим свойствам относятся, например, массовый поток ОГ на поперечное сечение, температура ОГ и загрузка ОГ вредными веществами.

Показатель равномерности может быть также определен и для разных потоков ОГ. Например, могут быть учтены разные потоки ОГ, которые возникают в типичном ездовом цикле автомобиля (NEDC-тест или FTP-тест). Тогда может быть установлено требование, что показатель равномерности никогда, в среднем или для определенной доли рабочего времени, например 80%, не должен находиться в определенном диапазоне значений.

Узел нейтрализации ОГ согласно изобретению является особо благоприятным, если отклоняющая поверхность имеет по меньшей мере одну децентрализованную и/или составную лунку. Под «лункой» здесь подразумевается область, в которой расстояние между стороной выпуска и отклоняющей поверхностью уменьшено. Лунка может быть выполнена, например, по типу выпуклости или выступа отклоняющей поверхности в направлении стороны выпуска. Под понятием «децентрализованная» здесь, прежде всего, имеется в виду, что лунка расположена не концентрически по отношению к несущей структуре, а, предпочтительно, эксцентрично. Под понятием «составная лунка» имеется в виду, что могут иметься несколько отдельных и/или соединенных друг с другом лунок. Такими лунками могут быть особо эффективно выровнены неравномерные распределения скоростей протекания. Точная форма лунок может быть результатом способа согласно изобретению. Является предпочтительным, что ближайшая к стороне выпуска несущей структуры точка лунки является не острой, а образовывает плато, сферу или радиус. Предпочтительно, отклоняющая поверхность проходит в области лунки участками близко вдоль стороны выпуска несущей структуры, так что образуется поверхность подушки давления.

Поскольку обеспечение описанной выше лунки является характерным для желательного оказания влияния на поток ОГ после покидания несущей структуры, этот признак (например, для случая желательно неравномерного распределения потока) также может быть применен независимо. Поэтому здесь предлагается именно для этого (другого) целевого направления узел нейтрализации ОГ, который имеет несущую структуру со стороной впуска, стороной выпуска и направлением протекания, а также расположенную напротив стороны выпуска отклоняющую поверхность, при этом отклоняющая поверхность имеет по меньшей мере одну децентрализованную и/или составную лунку. При этом децентрализованная и/или составная лунка выполнена таким образом, что именно (только) за счет ее наличия устанавливается (любой) желательный профиль потока. При необходимости описанный вначале способ может быть адаптирован к другой целевой установке, так что на шаге г) вместо «выравнивания» происходит конкретное «оказание влияния» или же «установка заданного распределения потока». В остальном все описанные здесь средства и меры могут быть соответственно скомбинированы.

Прежде всего, при этом также предусмотрено, что подвод ОГ в направлении несущей структуры свободен от встроенных элементов, то есть, прежде всего, там не предусмотрено никаких дополнительных, выдающихся в подводящий трубопровод и/или расположенных на расстоянии от стенки подводящего трубопровода направляющих поток поверхностей. Такие направляющие поток поверхности требуют дополнительного монтажного пространства (прежде всего, если предусмотрено несколько подводящих трубопроводов) и/или при определенных условиях приводят к ламинарному потоку ОГ, в результате чего может быть уменьшена каталитическая эффективность первой несущей структуры. Кроме того, такие дополнительные направляющие поток поверхности имеют теплоемкость, которая может отводить тепло из ОГ как раз в фазе нагрева катализаторной системы и тем самым увеличивать время до достижения точки начала температурного скачка тела носителя. То есть таким образом может быть достигнуто, что область между двигателем внутреннего сгорания и первым телом носителя является как можно более короткой и предотвращается ослабление турбулентного потока, чтобы обеспечить высокую каталитическую активность расположенного поблизости от двигателя тела носителя.

Для этого отклоняющая поверхность должна быть выполнена так, чтобы ОГ поступал в (расположенную концентрически относительно первой несущей структуры) область обратного потока узла нейтрализации ОГ с как можно более равномерным распределением. Таким образом, отклоняющая поверхность, наряду с функцией выравнивания потока в проходимой вверх по течению или же ранее несущей структуре, дополнительно имеет функцию равномерного отклонения ОГ в направлении проходимой вниз по течению или же позднее области обратного потока и/или выполненного кольцеобразно (каталитически активного) сотового тела. Совершенно особо предпочтительно тогда и в области обратного потока достигается показатель равномерности более чем 0,8.

Узел нейтрализации ОГ согласно изобретению также является благоприятным, если узел нейтрализации ОГ имеет подводящий трубопровод с главным направлением и главное направление и заданное направление протекания несущей структуры расположены под углом друг к другу. При таком подводящем трубопроводе возникает, как правило, неравномерное распределение скоростей потока на стороне выпуска несущей структуры. Поэтому при подводящем трубопроводе с главным направлением, которое расположено под углом к направлению протекания несущей структуры, узел нейтрализации ОГ согласно изобретению является особо благоприятным.

Изобретение также включает в себя автомобиль, имеющий двигатель внутреннего сгорания, а также систему выпуска ОГ для нейтрализации отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, при этом система выпуска ОГ имеет узел нейтрализации ОГ согласно изобретению или изготовленный способом согласно изобретению узел нейтрализации ОГ.

Описанные для способа согласно изобретению преимущества и особые признаки способа являются аналогичным образом переносимыми на узел нейтрализации ОГ согласно изобретению. То же самое относится и к описанным особым преимуществам и вариантам узла нейтрализации ОГ согласно изобретению, которые являются аналогичным образом переносимыми на способ согласно изобретению.

Далее изобретение и технический контекст поясняются более детально на фигурах. На фигурах показаны особо предпочтительные примеры осуществления, которыми изобретение, однако, не ограничено. Также следует указать на то, что фигуры и, прежде всего, представленные пропорции являются лишь схематическими. Показано на

Фиг.1: несущая структура с распределением скоростей потока,

Фиг.2: первый конструктивный вариант узла нейтрализации ОГ согласно изобретению,

Фиг.3: второй конструктивный вариант узла нейтрализации ОГ согласно изобретению, и

Фиг.4: автомобиль, который оснащен узлом нейтрализации ОГ согласно изобретению.

Фиг.1 иллюстрирует, как может формироваться распределение скоростей 7 потока на стороне 4 выпуска несущей структуры 2. При этом ОГ текут с направлением 6 протекания от стороны 3 впуска несущей структуры 2 к стороне 4 выпуска несущей структуры 2. Несущая структура 2 может быть, например, свернутым, намотанным или штабелированным по меньшей мере из одной, по меньшей мере, частично структурированной металлической фольги 18 сотовым телом. Но речь может идти и о керамическом сотовом теле. Как правило, такая несущая структура имеет проходящие от стороны 3 впуска к стороне 4 выпуска каналы 19, которые задают направление 6 протекания через несущую структуру 2. Не будучи представленным здесь графически, однако, в смысле изобретения является возможным, что внутри несущей структуры 2 между отдельными каналами 19 имеются прорывы, через которые ОГ могут перераспределяться внутри несущей структуры 2, а распределение скоростей 7 потока на стороне 3 впуска отличается от распределения скоростей 7 потока на стороне 4 выпуска.

На фиг.2 и фиг.3 показаны два разных конструктивных варианта узлов 1 нейтрализации ОГ согласно изобретению. Узлы 1 нейтрализации ОГ имеют соответственно корпус 20, а также несущую структуру 2 со стороной 3 впуска и стороной 4 выпуска. Несущая структура 2 пронизывается потоком с направлением 6 протекания. На стороне 3 впуска показаны подводящие трубопроводы 16, которые обеспечивают возможность подачи ОГ на несущую структуру 2. Подводящие трубопроводы 16 имеют соответственно главное направление 17, которое расположено под углом 14 наклонно к направлению 6 протекания. Согласно фиг.2 предусмотрен один подводящий трубопровод 16. Согласно фиг.3 предусмотрено четыре подводящих трубопровода 16. Конструктивный вариант узла 1 нейтрализации ОГ согласно фиг.3 может быть подсоединен, например, непосредственно к множеству выпускных коллекторов.

Напротив стороны 4 выпуска несущей структуры 2 предусмотрена отклоняющая поверхность 5. Отклоняющая поверхность 5 имеет особую форму 8. Форма 8, по меньшей мере, частично выполнена так, что она ведет к выравниванию потока ОГ. Форма 8 отклоняющей поверхности 5 может иметь, например, лунки 15, которые образуют элементы 25 обратного подпора для выходящего из стороны 4 выпуска потока ОГ. На фиг.2 показана отклоняющая поверхность 5 с одной лункой 15. На фиг.3 показана отклоняющая поверхность 5 с несколькими лунками 15. Как на фиг.2, так и на фиг.3 соответственно пунктиром показаны ненарушенные распределения скоростей 7 потока, которые имелись бы, если бы посредством соответствующих отклоняющих поверхностей 5 не происходило выравнивания потока. В области лунки 15 отклоняющая поверхность 5 имеет расстояние 9 до стороны 4 выпуска, которое меньше чем 40 мм. Поэтому на лунке 15 при протекании локально возникает подушка давления, которая противодействует указанному, иначе господствующему распределению скоростей 7 потока, так что распределение выравнивается.

Показанные на фиг.2 и 3 узлы 1 нейтрализации ОГ имеют соответственно область 23 прямого потока с несущей структурой 2. Расположенная снаружи и концентрически вокруг области 23 прямого потока, находится область 24 обратного потока. Форма 8 отклоняющей поверхности лишь частично определяется задачей отклонения области 5 отклонения. Форма 8 выполнена так, что происходит соответствующее отклонение потока ОГ из области 23 прямого потока в область 24 обратного потока. В области 24 обратного потока могут быть расположены дополнительные сотовые тела 21. Благодаря выполнению отклоняющей поверхности 5 согласно изобретению также происходит равномерное обтекание этих сотовых тел 21. Из области 24 обратного потока ОГ по отводящему трубопроводу 22 может снова покидать узел 1 нейтрализации ОГ согласно изобретению.

На фиг.4 показан автомобиль 11, имеющий двигатель 12 внутреннего сгорания, а также систему 13 выпуска ОГ, имеющую узел нейтрализации ОГ согласно изобретению.

С помощью способа согласно изобретению и узла нейтрализации ОГ согласно изобретению является возможным особо благоприятное выполнение и изготовление компактного катализатора, благодаря которым компактный катализатор может быть еще более уменьшен и является более экономичным в изготовлении.

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

1 Узел нейтрализации ОГ
2 Несущая структура
3 Сторона впуска
4 Сторона выпуска
5 Отклоняющая поверхность
6 Направление протекания
7 Распределение скоростей потока
8 Форма
9 Расстояние
10 Покрытие
11 Автомобиль
12 Двигатель внутреннего сгорания
13 Система выпуска ОГ
14 Угол
15 Лунка
16 Подводящий трубопровод
17 Главное направление
18 Металлическая фольга
19 Канал
20 Корпус
21 Сотовое тело
22 Отводящий трубопровод
23 Область прямого потока
24 Область обратного потока
25 Элемент обратного подпора

1. Способ изготовления узла (1) нейтрализации отработавшего газа (ОГ), имеющего несущую структуру (2) со стороной (3) впуска, стороной (4) выпуска и заданным направлением (6) протекания, а также расположенной напротив стороны (4) выпуска отклоняющей поверхностью (5), имеющий, по меньшей мере, следующие шаги:
а) обеспечение несущей структуры (2),
б) подача на несущую структуру (2) текущего в заданном направлении протекания от стороны (3) впуска к стороне (4) выпуска ОГ,
в) определение распределения скоростей (7) потока на стороне (4) выпуска несущей структуры (2), и
г) придание формы (8) отклоняющей поверхности (5) по меньшей мере с одним элементом (25) обратного подпора в зависимости от распределения скоростей (7) потока на стороне (4) выпуска, так что распределение скоростей (7) потока выравнивается.

2. Способ по п.1, в котором на шаге г) расстояние (9) отклоняющей поверхности (5) и стороны (4) выпуска относительно друг друга в областях повышенной скорости потока уменьшают до менее чем 30 мм (миллиметров).

3. Способ по одному из предшествующих пунктов, в котором форму (8) отклоняющей поверхности (5) выполняют на шаге г) участками по существу зеркально относительно формы распределения скоростей (7) потока.

4. Способ по одному из пунктов 1 или 2, в котором сторона (3) впуска несущей структуры (2) на шаге б), по меньшей мере, частично обтекается под углом (14) наклонно к заданному направлению (6) протекания.

5. Узел (1) нейтрализации ОГ, имеющий несущую структуру (2) со стороной (3) впуска, стороной (4) выпуска и заданным направлением (6) протекания, а также расположенной напротив стороны (4) выпуска отклоняющей поверхностью (5), при этом отклоняющая поверхность (5) выполнена так, что протекающий через узел (1) нейтрализации ОГ с расположенной в нем отклоняющей поверхностью (5) поток ОГ имеет показатель равномерности более чем 0,8.

6. Узел (1) нейтрализации ОГ по п.5, в котором отклоняющая поверхность (5) имеет по меньшей мере одну децентрализованную и/или составную лунку (15).

7. Узел (1) нейтрализации ОГ по п.6, при этом узел (1) нейтрализации ОГ имеет подводящий трубопровод (16) с главным направлением (17), и главное направление (17) и заданное направление (6) протекания расположены под углом (14) друг к другу.

8. Автомобиль (11), имеющий двигатель (12) внутреннего сгорания, а также систему (13) выпуска ОГ для нейтрализации отработавших газов двигателя (12) внутреннего сгорания, при этом система (13) выпуска ОГ имеет узел (1) нейтрализации ОГ по одному из пп.5-7 или изготовленный согласно способу по одному из пп.1-4 узел (1) нейтрализации ОГ.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в автомобилестроении для управления обработкой выхлопных газов. Техническим результатом, достигаемым при осуществлении заявляемого изобретения, является повышение эффективности очистки отработавших газов.

Изобретение относится к устройству каталитической нейтрализации для двигателя внутреннего сгорания. Сущность изобретения: устройство каталитической нейтрализации, которое используется в выхлопной системе двигателя внутреннего сгорания, включает в себя корпус с впускным и выпускным отверстиями для газов, а также носитель катализатора, расположенный в корпусе.

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания, работающим на природном газе. Сущность изобретения: двигатель внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия, работающий на бедной топливной смеси на основе природного газа, имеющий выхлопную систему, которая содержит катализатор окисления, который содержит комбинацию палладия и золота.

Изобретение относится к сотовому элементу для системы снижения токсичности отработавших газов. Сущность изобретения: сотовый элемент (1) с по меньшей мере одним корпусом (2) и с по меньшей мере одной сотовой структурой (3) для системы (4) снижения токсичности отработавших газов (ОГ), которая имеет один металлический лист (5).

Изобретение относится к сотовому элементу со множеством каналов, образованному одним частично профилированным листом фольги. Сущность изобретения: сотовый элемент (1) со множеством каналов (2), образованный по меньшей мере одним по меньшей мере частично профилированным листом фольги (3), который характеризуется направлением (4) его изгиба и который в расположенных с его верхней стороны местах (6) соединения и расположенных с его нижней стороны местах (37) соединения соединен с самим собой или с по меньшей мере одним другим гладким листом фольги (5) или профилированным листом фольги (3).

Изобретение относится к сотовому элементу, используемому, например, для снижения токсичности отработавших газов (ОГ) автомобиля. Сущность изобретения: сотовый элемент (1), имеющий по меньшей мере корпус (2) и сотовую структуру (3) со множеством каналов (4), образованную по меньшей мере одним по меньшей мере частично профилированным металлическим слоем (5), который образует точки (6) соединения, фиксирующие сотовую структуру (3), в поперечном сечении (8) которой имеются радиальные зоны (38, 39, 40) с разной плотностью расположения в них точек (6) соединения, при этом в по меньшей мере одной зоне, кроме того, от по меньшей мере 1 до максимум 20% внутренних точек (7) контакта в поперечном сечении (8) сотовой структуры образуют одну точку (6) соединения.

Изобретение относится к системе для очистки выхлопных газов. .

Изобретение относится к катализаторной системе и ее применению для нейтрализации или снижения токсичности отработавших газов (ОГ). .

Изобретение относится к устройству для очистки выхлопных газов двигателя. .

Изобретение относится к очистке выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания. Сущность изобретения: катализатор (1) для обработки выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания содержит монолитную подложку, содержащую каналы, каналы покрыты активной каталитической фазой, неравномерно распределенной внутри указанных каналов, имеет на входе подложки зону с низким содержанием активной фазы (2) на участке длины (x) от 1,5 до 3 см. Указанная зона с низким содержанием активной фазы (2) содержит активную фазу в количестве, равном самое большее 10% от средней величины содержания активной фазы катализатора за пределами указанной выше зоны низкого содержания (2). Катализатор имеет непосредственно за зоной с низким содержанием активной фазы (2) и на участке второй длины (y) от 0,5 до 1,5 см зону с высоким содержанием активной фазы (3). Изобретение относится также и к способу получения подобного катализатора и к автомобилю, оборудованному подобным катализатором. Техническим результатом изобретения является обеспечение высокого сопротивления к отравлению катализатора, а также высокой эффективности очистки. 3 н. и 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к сотовому элементу для снижения токсичности отработавших газов в системе выпуска двигателя внутреннего сгорания. Сущность изобретения: сотовый элемент, имеющий корпус и листы фольги, которые образуют каналообразующую конструкцию (4). Конструкция множеством линейных паяных соединений прикреплена к корпусу. Множество листов фольги расположено таким образом, что каждый из них по меньшей мере одним своим концом прилегает к корпусу и образует по меньшей мере по одному линейному паяному соединению с ним, которое ограничивается соответствующим концом листа фольги и от этого места проходит в направлении центральной части листа фольги. Описан также способ изготовления подобного сотового элемента, который предназначен для выполнения таких линейных паяных соединений между каналообразующей конструкцией и корпусом. Техническим результатом изобретения является уменьшение количества припоя для присоединения листов фольги, обеспечение высокой точности позиционирования паяного соединения. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 12 ил.

Изобретение относится к очистке отработавших газов двигателей внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия. Сущность изобретения: Каталитический нейтрализатор для дизеля содержит корпус. Корпус имеет внешние и внутренние стенки, между которыми размещена теплоизоляция, входной и выходной патрубки. Пористые блоки фильтрации твердых частиц и пористые проницаемые металлокерамические окислительные и восстановительные блоки установлены парами в сквозные и глухие окна поперечных перегородок с образованием кассет, причем последующая перегородка развернута относительно продольной оси нейтрализатора по сравнению с предыдущей перегородкой. Каждый блок помещен в сквозном и глухом окнах кассеты. Пористые блоки фильтрации твердых частиц выполнены в виде кольцевых монолитов с чередующимися встречно расположенными полостями и размещены в цилиндрических патронах с ограничением размерами введенного распирающего барабана, встроенного в нейтрализатор между кассетами. Пористые проницаемые металлокерамические окислительный и восстановительный блоки выполнены в виде кольцевых монолитов и собраны с пористыми блоками фильтрации твердых частиц поперечными перегородками и шпильками с образованием кассет. Входной и выходной патрубки установлены в распирающем барабане, а между сквозным и глухим окнами поперечных перегородок кассеты образован угол перекрытия. Техническим результатом изобретения является повышенная топливная экономичность дизеля, долговечность и технологичность изготовления каталитического нейтрализатора. 2 ил.

Изобретение относится к сотовому элементу из гладкого профилированного листа фольги и к способу его изготовления. Сотовый элемент выполнен из гладкого листа фольги и профилированного листа фольги. Гладкий лист фольги имеет отличную от одного профилированного листа фольги среднюю шероховатость, причем для снижения склонности листов фольги к образованию диффузионных соединений один лист фольги имеет шероховатость, характеризуемую среднем арифметическим отклонением профиля Ra в пределах от 0,001 до 0,3 мкм, а другой лист фольги - шероховатость, характеризуемую средним арифметическим отклонением профиля Ra в пределах от 0,3 до 0,7 мкм, и средняя шероховатость одного листа фольги больше средней шероховатости другого листа фольги. Техническим результатом изобретения является обеспечение долговечного соединения меду собой листов фольги. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к фольге из нержавеющей стали, используемой в носителе катализатора устройства очистки выхлопного газа автомобиля. Фольга выполнена из нержавеющей стали, содержащей, в мас.%: 0,05 или меньше С, 2,0 или меньше Si, 1,0 или меньше Мn, 0,003 или меньше S, 0,05 или меньше Р, 25,0 - 35,0 Сr, 0,05 - 0,30 Ni, 3,0 - 10,0 Аl, 0,10 или меньше N, 0,02 или меньше Ti, 0,02 или меньше Nb, 0,02 или меньше Та, 0,005 - 0,20 Zr, 0,02 или меньше Се, 0,03 - 0,20 РЗЭ (редкоземельного элемента), исключая Се, 0,5 - 6,0 в сумме по меньшей мере одного из Мо и W, Fe и случайные примеси остальное. Стальная фольга имеет высокую прочность при высоких температурах, превосходную стойкость к окислению при высоких температурах и превосходную стойкость к солевой коррозии. 2 н. и 5 з.п.ф-лы, 4 ил., 2 табл., 1 пр.

В заявке описано устройство (1) для выработки электрической энергии с использованием тепла отработавших газов (ОГ) (2), образующихся при работе двигателя (3) внутреннего сгорания, имеющее генератор (4) со входом (5) для ОГ и выходом (6) для ОГ, а также с расположенным между ними теплообменным участком (7) со множеством проточных проходов (8) для ОГ (2) на нем, которые по меньшей мере частично окружены термоэлектрическими элементами (9), которые со своей обращенной от проточного прохода (8) стороны (10) соединены теплопроводящим соединением с охлаждающим устройством (11). 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к металлическим сотовым элементам, используемым в системах снижения токсичности отработавших газов. Сущность изобретения: металлический слой с антидиффузионными структурами из стойкой к высокотемпературной коррозии стали, который имеет продольное направление (Q), верхнюю сторону (2), нижнюю сторону (3) и толщину (d) в пределах от 0,015 до 0,1 мм, а также имеющий проходящие примерно в его продольном направлении (Q) прерывистые микропрофильные структуры (4, 5). Микропрофильные структуры (4, 5) имеют высоту (SH), длину (SL) и ширину (SB) и отстоят друг от друга на продольное расстояние (LA), которое соответствует расстоянию между одной и следующей, расположенной на одной линии в их продольном направлении микропрофильными структурами (4, 5) и определяемое протяженностью интервалов (6) между ними. Они отстоят друг от друга на боковое расстояние (SA), которое соответствует расстоянию между одной и следующей, соседней с ней сбоку микропрофильными структурами (4, 5). Микропрофильные структуры (4, 5) выполнены частью выступающими от верхней стороны (2) металлического слоя (1), а частью - выступающими от его нижней стороны (3). Микропрофильные структуры (4, 5) отстоят друг от друга, расположены и выполнены так, что любая проходящая перпендикулярно продольному направлению (Q) через металлический слой (1) теоретическая прямая (G) пересекает по меньшей мере две выступающие от его верхней стороны (2) и две выступающие от его нижней стороны (3) микропрофильные структуры (4, 5). Высота (SH) микропрофильных структур составляет от 0,02 до 0,1 мм, предпочтительно от 0,06 до 0,08 мм, длина (SL) микропрофильных структур составляет от 2 до 10 мм, предпочтительно от 4 до 6 мм, ширина (SB) микропрофильных структур составляет от 0,2 до 1 мм, предпочтительно примерно 0,5 мм, продольное расстояние (LA) между одной и следующей, расположенной примерно на одной линии в их продольном направлении микропрофильными структурами составляет более 2 мм, предпочтительно от 4 до 8 мм, боковое расстояние (SA) между одной и следующей, соседней с ней сбоку микропрофильными структурами (4, 5) составляет от 1 до 10 мм, предпочтительно от 2 до 6 мм. Техническим результатом изобретения является обеспечение выполнения паяных соединений без образования дополнительных протяженных диффузионных соединений. 2 н. и 5 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к электронагреваемому сотовому элементу. Сущность изобретения: электронагреваемый сотовый элемент (1) с каналами (2), имеющий нагревательный диск (3) с первым (4) и вторым (5) пакетами слоев из электропроводного материала, скрученными друг с другом и электрически изолированными друг от друга, при этом первый пакет (4) слоев образует первый путь (8) тока, предназначенный для пропускания электрического тока для первого нагревательного контура (10), а второй пакет (5) слоев образует второй путь (9) тока, предназначенный для пропускания электрического тока для второго нагревательного контура (11). Помимо этого предлагается также устанавливать мощность первого нагревательного контура (10) нагревательного диска (3) на величину в пределах от 300 до 500 Вт, а мощность второго нагревательного контура (11) нагревательного диска - на величину в пределах от 500 до 700 Вт. Техническим результатом изобретения является обеспечение равномерного нагрева отработавших газов, образующихся при работе двигателя внутреннего сгорания, с помощью нескольких независимых нагревательных контуров, объединенных в одном общем нагревательном диске, даже при разной тепловой мощности каждого из них. 3 н. и 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к системе снижения токсичности отработавших газов. Сущность изобретения: система снижения токсичности отработавших газов (ОГ) дизельных двигателей (1), в которой предусмотрены по меньшей мере один катализатор (3) окисления, один распылитель (6) восстановителя и один катализатор (9) восстановления, которые совместно расположены в одном корпусе (5) с первой боковой камерой (15) вблизи его первого торца (16) и второй боковой камерой (17) вблизи его второго торца (18). Катализатор (9) восстановления расположен в первой боковой камере (15). Катализатор (3) окисления расположен в радиально внешней кольцевой полости (11) второй боковой камеры (17). Распылитель (6) восстановителя ориентирован в сторону внутреннего канала (19) радиально внешней кольцевой полости (11) второй боковой камеры (17). Во внутреннем канале (19) предусмотрен по меньшей мере один улавливатель (8) сажевых частиц, а также предусмотрен путь (14) прохождения потока ОГ от по меньшей мере одного входа (20) ОГ до по меньшей мере одного выхода (21) ОГ через следующие компоненты: катализатор (3) окисления, распылитель (6) восстановителя, внутренний канал (19) с по меньшей мере одним предусмотренным в нем улавливателем (8) сажевых частиц, катализатор (9) восстановления. Техническим результатом изобретения является обеспечение эффективного снижения токсичности отработавших газов, простота и экономичность конструкции. 11 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к способу изготовления сотового элемента, имеющего проточные для потока отработавших газов (ОГ) каналы. Сущность изобретения: способ изготовления металлического сотового элемента (1) с покрытием (2) заключается в подготовке по меньшей мере одного по меньшей мере частично гофрированного металлического слоя (3), выполнении первого цикла нанесения покрытия (2) на по меньшей мере один из числа по меньшей мере одного металлического слоя (3) таким образом, что его отдельные участки (4) остаются обнаженными. По меньшей мере один металлический слой (3) располагают в положении формирования из него сотовой структуры (6) с каналами (7) с образованием в результате точек (5) контакта обнаженных отдельных участков (4) по меньшей мере одного металлического слоя (3). На по меньшей мере части точек (5) контакта образуют места (8) неразъемного соединения с получением в результате сотового элемента (1) и выполняют второй цикл нанесения покрытия (2) на сотовый элемент (1). Техническим результатом изобретения является повышение каталитической эффективности сотового элемента. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 6 ил.
Наверх