用于降低发动机背压的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种改进的催化基底，其与车辆排放系统中的容器一同使用，基底为布置于容器中使用的类型，改进包括：将基底热隔离为中心区和围绕中心区的管状外部区的绝缘材料，绝缘材料、中心区和外部区共同地限定改良基底，绝缘材料适于使得在运行状态下整个绝缘材料的温度差为至少25℃。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于降低发动机背压的装置和方法相关申请交叉参考本申请声明2012年7月25日提交的美国临时专利申请序列号61/675,483、2012年7月19日提交的美国临时专利申请序列号61/673,394、以及2013年6月3日提交的美国临时专利申请序列号61/830,409、2013年6月25日提交的美国临时专利申请序列号61/839,083的优先权。
本专利技术涉及催化转化器领域。
技术介绍
催化转化器被广泛用于车辆排放系统以降低排放物毒性。在一般的催化转化器中，基底采用涂覆有催化材料的多孔结构的形式。多孔结构通常为通过模具挤压而成的陶瓷，从而形成大量平行的流动通道(单元)。尾气被发动机以一定速率排出并且通过排气管道被引导至催化转化器。催化转化器一般被安放于直径比排放管道大的的金属容器中，所述金属容器通过被称为入口和出口扩散器的喇叭形管道段连接至排放系统的剩余部分。将催化转化器插入至排放系统内能够阻碍气体流动、产生能够显著地降低发动机功率并增加燃料消耗的背压。
技术实现思路
形成本专利技术一个方面的是一种改进的催化基底，所述催化基底与车辆排放系统中的容器一同使用，基底为布置于容器中使用的类型。根据本专利技术的该方面，所述改进包括：绝缘材料，所述绝缘材料将基底热隔离为中心区和围绕中心区的外部区，绝缘材料、中心区和外部区共同地限定改良的基底，绝缘材料适于使得在运行状态下，通过改良的基底的气体流动特征在于静压，●所述静压在改良的基底的面向上游的表面上具有在大体居中于改良的基底的面向上游的表面的位置处的峰值，●当面向上游的表面远离所述位置径向地延伸至外围时，所述静压在改良的基底的面向上游的表面上下降，除了以下情况外：在面向上游的表面延伸越过绝缘材料之后，所述静压骤增；以及与容器相关的边缘效应。在本专利技术以及附属权利中，“大体居中”应当被理解为包括在外周的内部并且经常(但并不完全)与外周相比更接近中心的位置。根据本专利技术的另一个方面，在所述运行状态下：当面向上游的表面远离所述位置朝向外围径向地延伸时，所述面向上游的表面上的气体静压能够首先相对缓慢地下降；当面向上游的表面进一步延伸以跨越绝缘材料时，在面向上游的表面横穿绝缘材料时所述面向上游的表面上的气体静压能够相对快速地下降；当面向上游的表面进一步延伸时，所述面向上游的表面上的气体静压能够随后经历所述骤增；并且当面向上游的表面进一步延伸时，所述面向上游的表面上的气体静压能够随后相对缓慢地下降，除了所述与容器相关的边缘效应之外。根据本专利技术的另一个方面，绝缘材料和外部区中的每一个均能够为管状的。根据本专利技术的另一个方面，中心区容积与外部区容积的比值能够落入60:40至40:60范围内。根据本专利技术的另一个方面，绝缘材料能够适于使得在所述运行状态下，整个绝缘材料的温度差能够为至少25℃。根据本专利技术的另一个方面，绝缘材料能够适于使得在所述运行状态下，整个绝缘材料的温度差能够在25℃至300℃之间。根据本专利技术的另一个方面，在所述运行状态下，通过中心区的气体流动能够比如下情况下的气体流动更均匀地分布：即如果改良的基底的绝缘部分被催化材料替代的话将通过中心区的气体流动。形成本专利技术的另一个方面的是一种改进的催化基底，所述催化基底与车辆排放系统中的容器一同使用，基底为布置于容器中使用的类型。所述改进包括：绝缘材料，所述绝缘材料将基底热隔离为中心区和围绕中心区的管状的外部区，绝缘材料、中心区和外部区共同地限定改良的基底，绝缘材料适于使得在运行状态下，整个绝缘材料的温度差为至少25℃。根据另一个方面，绝缘材料的厚度能够为基本上2或3个单元的宽度。形成本专利技术的另一个方面的为一种用于提供处理来自内燃机的排放物的方法。所述方法包括如下步骤：提供催化转化器以接收来自内燃机的尾气。催化转化器具有中心区；围绕中心区的管状的外部区；以及布置于中心区和外部区中间的绝缘材料。绝缘材料适于使得在使用中，通过改良的基底的气体流动特征在于静压，●所述静压在改良的基底的面向上游的表面上具有在大体居中于改良的基底的面向上游的表面的位置处的峰值；●当面向上游的表面远离所述位置径向地延伸至外围时，所述静压在改良的基底的面向上游的表面上下降，除了以下情况外：○在面向上游的表面延伸越过绝缘材料之后，所述静压骤增；以及○与容器相关的边缘效应根据本专利技术的另一个方面，在所述运行状态下：当面向上游的表面远离所述位置朝向外围径向地延伸时，所述面向上游的表面上的气体静压能够首先相对缓慢地下降；当面向上游的表面进一步延伸以跨越绝缘材料时，在面向上游的表面横穿绝缘材料时所述面向上游的表面上的气体静压能够相对快速地下降；当面向上游的表面进一步延伸时，所述面向上游的表面上的气体静压能够随后经历所述骤增；并且当面向上游的表面进一步延伸时，所述面向上游的表面上的气体静压能够随后相对缓慢地下降，除了所述与容器相关的边缘效应之外。根据本专利技术的另一个方面，绝缘材料和外部区中的每一个均能够为管状的。根据本专利技术的另一个方面，中心区容积与外部区容积的比值能够落入60:40至40:60范围内。根据本专利技术的另一个方面，绝缘材料能够适于使得在所述运行状态下，整个绝缘材料的温度差能够为至少25℃。根据本专利技术的另一个方面，绝缘材料能够适于使得，在所述运行状态下，整个绝缘材料的温度差能够在25℃至300℃之间。根据本专利技术的另一个方面，在所述运行状态下，通过中心区的气体流动能够比如下情况下的气体流动更均匀地分布：即如果改良的基底的绝缘部分被催化材料替代的话将通过中心区的气体流动。根据另一个方面，绝缘材料物质的厚度能够为基本上2或3个单元的宽度。一旦参考附图总览以下描述和附属权利要求(后者在下文被简要地描述)，则本文公开的说明书的其他方面和特点对于本领域的技术人员来说将变得显而易见。附图说明图1A为根据本专利技术的第一示范性实施例的装置的侧剖视图；图1B为图1A的装置的截面图；图1C为类似于图1B的视图，示出第二示范性实施例；图1D为类似于图1B的视图，示出第三示范性实施例；图1E为类似于图1B的视图，示出第四示范性实施例；图2A为根据第五示范性实施例的装置的侧剖视图；图3为在示例1中描述的发动机背压的曲线图；图4为用于在示例1中描述的老化周期的发动机RPM的曲线图，基线结果示出于上方并且样机结果示出于下方；图5为在FTP和US06驾驶周期过程中基线排放和样机排放的比较；图6为基线和样机的CFD模拟的综述；图7示出在低(左侧)和高(右侧)气体流动速率下的气体渗透性和压力的曲线图；图8为在基线和样机中出口速率(左侧)和流动均匀性(右侧)的曲线图；图9为在2010年FordEdge上测试的在FTP驾驶周期过程中测量到的在常规(左侧)和样机(右侧)转化器中的中心区和外围区之间的时间和温度差的曲线图；图10为在FTP驾驶周期加速部分过程中在样机的中心区和外围区之间的温度差异的曲线图；图11为在热流动模型上在高速公路驾驶状态下(质量流率＝0.05千克/秒)的催化转化器模型的前方段的等压曲线图，包括温度效应，基线示出于左侧并且样机示出于右侧。图12为在样机(左侧)和基线(右侧)中的流动速率的比较；图13为示出作为绝缘层位置的函数的发动机背压的曲线图；图14为示出作为绝缘层厚度的函数的背压效应的曲线图；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改进的催化基底，所述催化基底与车辆排放系统中的容器一同使用，基底为布置于容器中使用的类型，所述改进包括：绝缘材料，所述绝缘材料将基底热隔离为中心区和围绕中心区的外部区，绝缘材料、中心区和外部区共同地限定改良的基底，绝缘材料适于使得在运行状态下，通过改良的基底的气体流动特征在于静压，所述静压在改良的基底的面向上游的表面上具有在大体居中于改良的基底的面向上游的表面的位置处的峰值，当面向上游的表面远离所述位置径向地延伸至外围时，所述静压在改良的基底的面向上游的表面上下降，除了以下情况外：在面向上游的表面延伸越过绝缘材料之后，所述静压骤增；以及与容器相关的边缘效应。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.07.19 US 61/673,394;2012.07.25 US 61/675,483;1.一种改进的催化基底，所述催化基底与车辆排放系统中的容器一同使用，基底为布置于容器中使用的类型，所述改进包括：绝缘材料，所述绝缘材料将基底热隔离为中心区和围绕中心区的外部区，绝缘材料、中心区和外部区共同地限定改良的基底，绝缘材料适于使得在运行状态下，通过改良的基底的气体流动特征在于静压，所述静压在改良的基底的面向上游的表面上具有在大体居中于改良的基底的面向上游的表面的位置处的峰值，当面向上游的表面远离所述位置径向地延伸至外围时，所述静压在改良的基底的面向上游的表面上下降，除了以下情况外：在面向上游的表面延伸越过绝缘材料之后，所述静压骤增；以及与容器相关的边缘效应。2.根据权利要求1所述的改进的催化基底，其特征在于，在所述运行状态下：当面向上游的表面远离所述位置朝向外围径向地延伸时，所述面向上游的表面上的气体静压首先相对缓慢地下降；当面向上游的表面进一步延伸以跨越绝缘材料时，在面向上游的表面横穿绝缘材料时所述面向上游的表面上的气体静压相对快速地下降；当面向上游的表面进一步延伸时，所述面向上游的表面上的气体静压随后经历所述骤增；并且当面向上游的表面进一步延伸时，所述面向上游的表面上的气体静压随后相对缓慢地下降，除了所述与容器相关的边缘效应之外。3.根据权利要求1所述的改进的催化基底，其中，绝缘材料和外部区中的每一个均为管状的。4.根据权利要求1所述的改进的催化基底，其中，中心区容积与外部区容积的比值能够落入60:40至40:60范围内。5.根据权利要求1所述的改进的催化基底，其中，绝缘材料适于使得在所述运行状态下，整个绝缘材料的温度差为至少25℃。6.根据权利要求1所述的改进的催化基底，其中，绝缘材料适于使得在所述运行状态下，整个绝缘材料的温度差在25℃至300℃之间。7.根据权利要求1所述的改进的催化基底，其特征在于，在所述运行状态下，通过中心区的气体流动比如下情况下的气体流动更均匀地分布：即如果改良的基底的绝缘部分被催化材料替代的话，将通过中心区的气体流动。8.根据权利要求1所述的改进的催化基底，其特征在于，在所述运行状态下，通过外部区的气体流量比如下情况下的气体流量更高：即如果改良的基底的绝缘部分被催化材料替代的话，将通过外部区的气体流量。9.一种改进的催化基底，所述催化基底与车辆排放系统中的容器一同使用，基底为布置于容器中使用的类型，所述改进包括：绝缘材料，所述绝缘材料将基底热隔离为中心区和围绕中心区的管状的外部区，绝缘材料、中心区和外部区共同地限定改良的基底，绝缘材料适于使得在运行状态下，整个绝...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·帕拉蒂，V·布拉格杰维克，G·K·科亚纳吉，
申请(专利权)人：维达控股股份有限公司，
类型：发明
国别省市：加拿大;CA