微粒滤清器和机动车制造技术

本实用新型专利技术公开了一种用于发动机的微粒滤清器，包括具有入口端、出口端和形成多条废气流道的多孔内壁的蜂窝体、以及促使废气流过多孔内壁而在预定流道中安装的塞子，微粒滤清器包括位于蜂窝体的入口端的塞子、位于蜂窝体的出口端的塞子以及为提高微粒滤清器的再生效率而安装于蜂窝体的出口端与入口端之间的中间位置以便增加被靠近蜂窝体的入口端的多孔内壁所捕获碳烟量的塞子，并且中间塞子为被重新定位至更加靠近蜂窝体的入口端的出口端塞子。本实用新型专利技术还公开了有发动机和布置成从发动机接收废气流的微粒滤清器的机动车，其中，微粒滤清器为上述微粒滤清器。通过本实用新型专利技术的技术方案，能够降低蜂窝体中的热应力并提高微粒滤清器的再生效率。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术公开了一种用于发动机的微粒滤清器，包括具有入口端、出口端和形成多条废气流道的多孔内壁的蜂窝体、以及促使废气流过多孔内壁而在预定流道中安装的塞子，微粒滤清器包括位于蜂窝体的入口端的塞子、位于蜂窝体的出口端的塞子以及为提高微粒滤清器的再生效率而安装于蜂窝体的出口端与入口端之间的中间位置以便增加被靠近蜂窝体的入口端的多孔内壁所捕获碳烟量的塞子，并且中间塞子为被重新定位至更加靠近蜂窝体的入口端的出口端塞子。本技术还公开了有发动机和布置成从发动机接收废气流的微粒滤清器的机动车，其中，微粒滤清器为上述微粒滤清器。通过本技术的技术方案，能够降低蜂窝体中的热应力并提高微粒滤清器的再生效率。【专利说明】微粒滤清器和机动车
本技术涉及一种经过改进的用于机动车的发动机的微粒滤清器，具体地，涉及提高这种滤清器的再生效率的方法和设备。
技术介绍
举例来说但不限于该例，美国第7691167号专利提供了一种由陶瓷蜂窝体构成的陶瓷蜂窝滤清器，该陶瓷蜂窝体包含周壁以及位于周壁内的多孔隔离壁。塞子被用以交替性地密封在多孔隔离壁之间形成的流动通道的开口端，使得流动通道上一些位于蜂窝体的入口端处的端口被封闭，同时一些位于蜂窝体的出口端处的端口被封闭。包含颗粒物的废气流入开放的入口端、穿过多孔隔离壁进入相邻的流动通道、然后从开放的出口端以洁净气体的形式排出。当废气中包含的颗粒物穿过多孔隔离壁时，其会被捕获在多孔隔离壁的小空隙中。陶瓷蜂窝滤清器因此充当废气清洁滤清器。这种装置的问题在于碳烟的分布不受控制。在微粒滤清器的再生过程中，再生或燃尽捕获于蜂窝体的入口侧附近的碳烟相对快速而且只需要少量的辅助燃料，但是燃尽捕获于蜂窝体的出口端附近的碳烟就需要使用相当多的辅助燃料提供能量。此外，由于再生过程中蜂窝体的入口侧升温迅速，而蜂窝体的出口端升温相对较慢，所以会在蜂窝体中产生明显的温度梯度，这样会导致在再生过程中于蜂窝体内产生较闻热应力。
技术实现思路
本技术的第一个目标是提供一种提高柴油机微粒滤清器的再生效率的方法。本技术的第二个目标是提供一种再生效率得到提高的柴油机微粒滤清器。根据本技术的第一个方面，提供了一种提高微粒滤清器的再生效率的方法，该方法包括:提供具有入口端、出口端以及限定多个废气流道的多孔内壁的蜂窝体；为从经过多孔壁的废气流中移除颗粒物而在预定流道中安装塞子，这些塞子包括位于蜂窝体的入口端的塞子、位于蜂窝体的出口端的塞子以及位于蜂窝体入口端与出口端之间的中间位置处的塞子；以及为穿过蜂窝体的废气的流动建模以优化中间塞子的定位和分布。可采用计算流体动力学来为穿过蜂窝体的废气的流动建模。提高微粒滤清器的再生效率可至少包括以下其中之一:减少再生滤清器所需的燃料；缩短再生事件所花费的时间；以及增加由滤清器所捕获的碳烟通过再生事件而被去除的百分比。该方法可进一步包括将出口端塞子重新调整至更靠近入口端的位置处以形成中间塞子。中间塞子的位置可被优化以增加被靠近蜂窝体的入口端的多孔壁所捕获的碳烟量。根据本技术的第二个方面，提供了一种用于发动机的微粒滤清器。该滤清器包括具有入口端、出口端和限定多个废气流道的多孔内壁的蜂窝体、以及为促使穿过多孔壁的废气的流动而在预定流道中安装的塞子，其中，该柴油机微粒滤清器包括位于蜂窝体的入口端的塞子、位于蜂窝体的出口端的塞子以及为提高柴油机微粒滤清器的再生效率而安装于蜂窝体的出口端与入口端之间的中间位置处的塞子以增加由靠近蜂窝体的入口端的多孔壁所捕获碳烟量，并且这些中间塞子为重新定位至更加靠近蜂窝体的入口端的出口端塞子。该微粒滤清器可为柴油机微粒滤清器。中间塞子可被安置以优化由柴油机微粒滤清器所捕获的碳烟的分布。中间塞子可朝向蜂窝体的入口端的位置定位。提高柴油机微粒滤清器的再生效率可至少包括以下其中之一:减少使滤清器再生所需的燃料；缩短再生事件所花费的时间；以及增加被滤清器所捕获的碳烟通过再生事件而被去除的百分比。根据本技术的第三个方面，提供了一种具有发动机以及布置成从发动机接收废气流的微粒滤清器的机动车，其中，微粒滤清器为根据本技术的第二个方面所述的滤清器。通过本技术的技术方案，可降低蜂窝体中的热应力并提高微粒滤清器的再生效率。【专利附图】【附图说明】现在参照附图通过实例对本技术进行描述，其中:图1是具有根据本技术第一方面的微粒滤清器的机动车的示意图；图2是切割形成图1所示微粒滤清器的一部分的蜂窝体的横截面；图3是微粒滤清器的局部纵向截面图，其包括沿图2中线X-X切割蜂窝体所得到的横截面；图4是沿图3中线Y-Y切割所得的截面图，其示出了多个中间塞子的分布；图5a为示出在现有技术的柴油机微粒滤清器的再生事件期间蜂窝体的入口端处和出口端处的温度变化；以及图5b为示出在根据本技术优化后的柴油机微粒滤清器的再生事件期间蜂窝体的入口端处和出口端处的温度变化。【具体实施方式】参照图1，示出了具有四个车轮2以及受控于电子控制器10的柴油机5的机动车1空气通过进气歧管(未示出)进入发动机5，并且燃料由多个燃料喷射器(未显示)注入到发动机5的各个汽缸中。燃烧产物通过排气歧管6以废气的形式离开发动机5，然后沿着排气管7流向柴油机微粒捕集器或柴油机微粒滤清器(DPF)20。废气流经柴油机微粒滤清器20，燃烧微粒在此被去除，然后废气通过排气尾管8从DPF20流向大气。应当理解，从发动机5至大气的废气流动通道中可包括其它废气后处理设备(诸如催化转化器)。此外，DPF20下游的废气流动通道中可包括一个或多个噪声抑制器(诸如消音器)。参照图2至图4，DPF20包含具有外壁25的蜂窝体21。在本领域，蜂窝体21和外壁25有时会被称为“滤砖”或简单地被称作“砖”。蜂窝体可由各种能够经受发动机的排气流的高温的材料制成。例如但不限制，这些材料可能为碳化硅、堇青石或是铝钛合金。蜂窝体21的外壁25固定在金属铸件的中央部位27内，金属铸件还包括入口端盖20a和出口端盖20b。入口端盖20a连接至排气管7，而出口端盖20b连接至排气尾管8。来自发动机5的废气如箭头“A”所示由入口端进入蜂窝体21，然后如箭头“B”所示由出口端流出蜂窝体21。蜂窝体21限定了多条流动路径或流道23，在图2至图4中仅标示出一条。每一条流道23都通过多孔壁24 (在图3中仅标示出两个)与相邻的流道分隔开，废气通过这样而流动。多孔壁24捕获流经其的颗粒物，以便清洁废气。其中一些流道23在蜂窝体21的入口端处被各自的入口端密封塞22F封闭，而另一些流道23在蜂窝体21的出口端处被各自的出口端密封塞22R封闭。端塞22F、22R的这种分布使得大部分流道23分别在出口端处和入口端处被交替封闭，这促使废气以图3中箭头F所示方式流过多孔壁24。然而，在依照本技术构造DPF的情况下，一部分通常在蜂窝体21的出口端被封闭的流道23会被替换为由位于蜂窝体21入口端和出口端之间的位置处的各个密封塞22M封闭。这些中间密封塞22M的数量和位置的分布基于蜂窝体21中的废气流动建模和碳烟分布来确定。这种建模通常被称为“计算流体动力学”(CFD)，并涉及数值方法和算法的应用以解决和分析穿过物体的流体流动。在该实例中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于发动机的微粒滤清器，其特征在于，所述微粒滤清器包括具有入口端、出口端和形成多条废气流道的多孔内壁的蜂窝体、以及促使废气流过所述多孔内壁而在预定流道中安装的塞子，其中，所述微粒滤清器包括位于所述蜂窝体的入口端的塞子、位于所述蜂窝体的出口端的塞子以及为提高所述微粒滤清器的再生效率而安装于所述蜂窝体的出口端与入口端之间的中间位置以便增加被靠近所述蜂窝体的入口端的所述多孔内壁所捕获碳烟量的塞子，并且中间塞子为被重新定位至更加靠近所述蜂窝体的入口端的出口端塞子。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：罗曼·德莫里，皮特·格雷厄姆·伊斯特伍德，简·哈姆森，
申请(专利权)人：福特环球技术公司，
类型：实用新型
国别省市：