[发明专利]用于内燃机的排气系统中的装置

说明书

该申请是国际申请号为PCT/CA2009/001187、国际申请日为2009年8月27日、国家申请号为200980141926.X、进入中国国家阶段日期为2011年4月22日、发明名称为“催化转换器装置”的发明专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求2008年8月27日提交的美国临时申请No.61/092,110的优先权，其内容在此通过引用而全部并入。

技术领域

本说明书涉及一种用于内燃机的排气系统中的装置。

背景技术

下列段落不被认为其中论述的一切都是现有技术或者所属技术领域普通技术人员认知的一部分。

Gast的美国专利No.4,394,351公开了一种双体式催化转化器，其具有上下游定位的载体和一种结构，该结构使排出气流横跨每个载体的上游锋面非均匀地分布并在这种锋面的中间集中。该转化器进一步具有位于所述载体之间的腔室。适于与脉冲气体供给连接的、具有开口端的空气分布管穿过并横跨大体上垂直于在载体之间流动的排出气体的腔室并以封闭端结束。位于该腔室内的管具有多个孔，设计这些孔的尺寸并使这些孔沿管间隔开，从而以某种方式贯穿腔室非均匀地分配脉冲空气供给，从而提供与排出气体的非均匀分布一致的合成气流分布。流量分配器沿管间隔并以某种方式基本上平行于载体间的排放气流延伸，从而将该腔室分成多个分别通向所述孔中的所选定孔的离散通道，以接纳不均匀分布的脉冲气体供给的仅一部分和不均匀分布的排出气体的仅一部分，由此当排出气体在载体间流动时在各通道之间保持不均匀的气流分布，以防止排出气体进入下游载体，造成脉冲气体的不当混合，使得下游载体的转化效率最大。

White等人的美国专利No.5,578,277公开了一种模块化催化转化器和用来净化来自相对大型柴油发动机的排气的消声器。该装置包括各种结构部件，这些部件安装在位于具有进口和出口的壳体内的排气流动路径中。安装在壳体中的板将壳体分成进气室和出气室。多个催化转化器子罐横跨进气室和出气室之间的板安装。流量分配器安装在该催化转化器子罐上游的壳体内。该流量分配器将一部分排气分开并导向每一催化转化器子罐。一些消声器结构安装在位于催化转化器子罐和出口之间的壳体内以便减少排气中的噪声。

Bolander等人的美国专利No.7,210,287公开了一种减少车辆催化转化器装置的废气排放的方法，该装置包括至少一个催化转化器，至少一个催化转化器中的每一个都具有位于车辆预定长度内的催化剂砖。该方法包括引导废气不止一次地通过至少一个催化剂砖中的至少一个的预定长度。该转化器装置可加速催化剂转化反应，从而加速转化器系统点燃。

发明内容

根据说明书的一方面，用于内燃机排气系统中的催化转化器装置可包括：壳体，该壳体包括气体进口和气体出口；和至少一个设置在壳体中的载体元件，至少一个载体元件包括催化材料，至少一个载体元件被分成多个区域，每个区域限定出使进口和出口流体连通地连接的、大体上分隔开的流动通道。

该装置可进一步包括至少部分地分隔多个区域的至少一个壁。该至少一个壁可以包括用于禁止各区域间热量流动的隔热材料。各区域间隔热材料的厚度是可以变化的。在各区域间的隔热材料的厚度可以小于10mm。隔热材料可包括陶瓷纤维材料。

至少一个壁可以将各区域分隔成基本上不受相邻区域间的气流影响。至少一个壁可在从进口延伸到出口的方向上大体沿各区域的整个长度分隔各区域。区域可包括中心区域和至少一个径向区域。分隔中心载体区域和至少一个径向区域的至少一个壁可包括至少一个连接部分。

至少一个载体元件在与从进口延伸到出口的气流方向垂直的径向尺寸上基本上填充壳体。各区域可在沿从进口延伸到出口的气流方向上大体平行设置。在与从进口延伸到出口的气流方向垂直的平面内，各区域的横截面面积是可以变化的。位于中心的区域的横截面面积比位于外围的区域的横截面面积更大。

每个区域都在与气流方向正交的平面内具有相同的横截面形状。该形状可以选自由梯形、矩形、正方形、三角形、六边形和圆形组成的组。

各区域中的催化材料的装填量是可变的。例如，位于中心的区域中的催化材料的装填量可大于位于外围的区域中的催化材料的装填量。类似地，至少一个载体的各区域的催化表面面积也是可变的。例如，位于中心的区域的催化表面面积可大于位于外围的区域的催化表面面积。