可变几何结构排气管道制造技术

一种用于减少流体地联接到发动机的排气管道中的还原剂沉积物的方法，包括操作发动机以产生排气。排气被传送到具有初始横截面面积的排气管道中。确定对应于进入排气管道的排气的初始流动速度的初始流率。排气的初始流率基于发动机的运行状况增大或减小，并且由此排气的初始流动速度基于发动机的运行状况增大或减小。将排气的初始流率与预定阈值进行比较。如果排气的初始流率低于预定阈值，则减小排气管道的横截面面积。横截面面积的减小导致排气具有大于初始流动速度的调节的流动速度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】可变几何结构排气管道相关申请的交叉引用本申请是于2015年10月20日提交的美国专利申请第14/918,260号的PCT申请，并且该美国专利申请的内容通过引用以其整体并入本文。
本公开总体上涉及用于与内燃(IC)发动机一起使用的后处理系统。背景排气后处理系统用于接收并处理由发动机(例如，IC发动机)产生的排气。常规的排气后处理系统包括若干不同的部件中的任何部件，以减少存在于排气中的有害排气排放物的水平。例如，柴油动力的IC发动机的某些排气后处理系统包括选择性催化还原(SCR)系统，该选择性催化还原系统包括被配制以在氨(NH3)存在的情况下将NOx(以某个份额的NO和NO2)转化成无害氮气(N2)和水蒸汽(H2O)的催化剂。还原剂常常被引入排气管道中，排气管道将排气传送到SCR系统和/或后处理系统的其它部件。还原剂可以结晶并沉积在排气管道的侧壁和/或后处理系统的部件上，导致背压的增大，后处理部件的堵塞，降低SCR系统的催化转化效率并增加维护成本。概述本文所述的实施方案总体上涉及控制穿过后处理系统的排气管道的排气的流动速度的系统和方法，并且特别地涉及用于调节后处理系统的排气管道的横截面面积以调节流动穿过排气管道的排气的流动速度的系统和方法。在第一组实施方案中，一种用于减少流体地联接到发动机的排气管道中的还原剂沉积物的方法包括操作发动机以产生排气。排气被传送到具有初始横截面面积的排气管道中。确定进入排气管道的排气的初始流率。初始流率对应于进入排气管道的排气的初始流动速度。排气的初始流率基于发动机的运行状况增大或减小，并且由此排气的初始流动速度基于发动机的运行状况增大或减小。将排气的初始流率与预定阈值进行比较。如果排气的初始流动速度低于预定阈值，则排气管道的横截面面积减小。横截面面积的减小导致排气具有大于初始流动速度的调节的流动速度。在第二组实施方案中，一种后处理系统包括配置成分解由发动机产生的排气的组分的SCR系统。排气管道流体地联接到发动机和SCR系统。排气管道界定了横截面面积。排气管道被构造成以初始流率接纳排气。初始流率对应于进入排气管道的排气的初始流动速度。初始流率基于发动机的运行状况增大或减小，并且由此排气的初始流动速度基于发动机的运行状况增大或减小。横截面调节装置可操作地联接到排气管道。横截面调节装置配置成响应于排气管道的初始流率增大或减小排气管道的横截面面积。横截面面积的增大或减小将初始流动速度改变成与初始流动速度不同的调节的流动速度。还原剂引入组件流体地联接到排气管道。还原剂引入组件配置成选择性地将还原剂引入到排气管道中。在第三组实施方案中，一种用于将由发动机产生的排气输送到后处理部件的装置包括排气管道，该排气管道配置成流体地联接到发动机和后处理部件。多个通道被界定在排气管道内。多个通道中的每一个被构造成允许排气的至少一部分通过其中。排气管道的初始横截面面积对应于多个通道中的每一个的横截面面积的总和。排气管道被构造成以初始流率接纳排气。初始流率对应于进入排气管道的排气的初始流动速度。初始流率基于发动机的运行状况增大或减小，并且由此排气的初始流动速度基于发动机的运行状况增大或减小。流率传感器(flowratesensor)定位成靠近排气管道的入口。至少一个阀定位于多个通道中的至少一个通道的入口处。控制器通信地联接到流率传感器和至少一个阀。控制器配置成解译来自流率传感器的输出信号。输出信号指示排气的初始流率。如果初始流率低于预定阈值，则控制器指示至少一个阀移动到关闭位置以关闭多个通道中的至少一个通道的入口。至少一个阀的关闭导致排气仅流动穿过多个通道的一部分，使得排气管道具有与多个通道的该部分的横截面面积的总和相对应的减小的横截面面积。在第四组实施方案中，一种控制电路包括控制器，该控制器配置成通信地联接到流动速度传感器，该流动速度传感器定位成靠近流体地联接到发动机以从其接收排气的排气管道的入口。控制器还通信地联接到横截面调节机构，横截面调节机构配置成增大或减小排气管道的横截面面积。控制器包括流率感测电路，流率感测电路配置成解译来自流率传感器的输出信号。输出信号指示排气的初始流率。初始流率对应于进入排气管道的排气的初始流动速度。横截面调节电路配置成指示横截面调节机构基于排气的初始流率增大或减小排气管道的横截面面积。横截面面积的增大或减小将初始流动速度改变成与初始流动速度不同的调节的流动速度。应理解，前述概念和下面更详细讨论的另外的概念(假定这样的概念不相互不一致)的所有组合被设想为本文所公开的专利技术主题的一部分。特别地，出现在本公开末尾的所要求保护的主题的所有组合被设想为本文所公开的专利技术主题的一部分。附图简述根据结合附图采取的下面的描述和所附权利要求，本公开的前述特征和其它特征将变得更充分明显。应理解，这些附图仅描绘了根据本公开的数个实施方式且因此不应被考虑为限制本公开的范围，本公开将通过使用附图以另外的具体说明和细节被描述。图1是根据一个实施方案的包括排气管道的后处理系统的示意性框图，该排气管道被构造成调节流动穿过排气管道的排气的流动速度。图2是可被包括在图1的后处理系统中的控制电路的特定实施方案的示意性框图。图3A是排气管道的另一个实施方案的俯视横截面图，该排气管道包括定位在排气管道的多个通道的一部分的入口处的多个阀；并且图3B是图3A的排气管道的前视图。图4A是排气管道的又一个实施方案的俯视横截面图，该排气管道包括定位于排气管道的通道的入口处的阀，该排气管道包括三个通道；图4B是图4A的排气管道的前视图，其中阀打开；且图4C也是图4A的排气管道的前视图，其中阀关闭；图4D和图4E是排气管道的另一个实施方案的侧视横截面图，其中阀定位于排气管道的入口处，处于打开位置；并且图4F和图4G是图4D和图4E的排气管道的侧视横截面图，其中阀处于打开位置。图5A是根据又一实施方案的排气管道的前视图；并且图5B是图5A的排气管道的侧视横截面图，其中被包括在排气管道中的多个阀中的一个阀关闭。图6是包括入口阀和出口斜坡的排气管道的又一个实施方案的侧视横截面。图7是可被包括在后处理系统中的排气管道的特定实施方案的侧视横截面，该后处理系统使用单个或多个旁路管道(类似于排气门)以调整穿过排气管道的各个区域的流量。图8是流动穿过各种固定有效流动面积管和可变有效流动面积排气管的排气的排气流动速度对排气流率的图。图9是在流动穿过各种固定的有效流动面积排气管的排气的各种排气流率下施加在侧壁上的剪切应力的图。图10是通过经由调节排气管道的横截面面积来调节流动穿过排气管道的排气管道的流动速度来减少后处理系统内的还原剂沉积物的方法的实施方案的示意性流程图。图11是可用作图1和/或图2的控制器的计算设备的示意性框图。在整个下面的详细描述中参考了附图。在附图中，相似的符号通常标识相似的部件，除非上下文另有规定。在详细描述、附图和权利要求中描述的例证性实施方式并不意味着是限制性的。可利用其它实施方案，且可以做出其它变化，而不偏离这里提出的主题的精神或范围。应容易理解，在本文中大致描述和在附图中示出的本公开的方面可在各种不同的配置中被布置、代替、组合和设计，所有这些配置被明确地设想并构成本公开的一部分。各种实施方案的详细描本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于减少排气管道中的还原剂沉积物的方法，所述排气管道流体地联接到发动机，所述方法包括：操作所述发动机以产生排气；将所述排气传送到所述排气管道中，其中所述排气管道具有初始横截面面积；确定进入所述排气管道的所述排气的初始流率，所述初始流率对应于进入所述排气管道的所述排气的初始流动速度，其中，所述排气的所述初始流率基于所述发动机的运行状况增大或减小，并且由此所述排气的所述初始流动速度基于所述发动机的运行状况增大或减小；将所述排气的所述初始流率与预定阈值进行比较；如果所述排气的所述初始流率低于所述预定阈值，则减小所述排气管道的横截面面积，所述横截面面积的减小导致所述排气具有大于所述初始流动速度的调节的流动速度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.10.20 US 14/918,2601.一种用于减少排气管道中的还原剂沉积物的方法，所述排气管道流体地联接到发动机，所述方法包括：操作所述发动机以产生排气；将所述排气传送到所述排气管道中，其中所述排气管道具有初始横截面面积；确定进入所述排气管道的所述排气的初始流率，所述初始流率对应于进入所述排气管道的所述排气的初始流动速度，其中，所述排气的所述初始流率基于所述发动机的运行状况增大或减小，并且由此所述排气的所述初始流动速度基于所述发动机的运行状况增大或减小；将所述排气的所述初始流率与预定阈值进行比较；如果所述排气的所述初始流率低于所述预定阈值，则减小所述排气管道的横截面面积，所述横截面面积的减小导致所述排气具有大于所述初始流动速度的调节的流动速度。2.根据权利要求1所述的方法，其中，处于所述调节的流动速度的所述排气在所述排气管道的内表面上施加剪切应力，以从所述排气管道的内表面切除任何还原剂池或还原剂沉积物，并且其中，不管所述排气的所述初始流率如何，所述排气管道的所述横截面面积的减小导致所述剪切应力保持在预定范围内。3.根据权利要求1所述的方法，还包括：如果所述排气的所述初始流率变得等于或超过所述预定阈值，则增大所述排气管道的所述横截面面积，所述横截面面积的增大导致所述排气具有等于或不同于所述初始流动速度的调节的流动速度。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述排气管道包括界定在所述排气管道内的多个通道，所述多个通道中的每一个被构造成允许所述排气的至少一部分通过其中，所述排气管道的所述初始横截面面积对应于所述多个通道中的每个通道的横截面面积的总和；并且其中减小所述排气管道的所述横截面面积包括关闭定位于所述多个通道中的至少一个通道的入口上的至少一个阀，所述至少一个阀的关闭导致所述排气仅流动穿过所述多个通道的一部分，使得所述排气管道具有与所述多个通道的所述部分的所述横截面面积的总和相对应的减小的横截面面积。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述多个通道围绕所述排气管道的纵向轴线以径向阵列定位，并且其中所述至少一个阀定位于所述多个通道中的每一个的入口处。6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述排气管道包括：第一侧壁，其定位在由所述排气管道界定的内部容积内，所述第一侧壁平行于所述排气管道的纵向轴线定位，所述第一侧壁将所述排气管道分成：第一通道，其具有第一横截面面积，以及第二通道，其平行于所述第一通道，所述第二通道具有第二横截面面积；并且其中所述排气管道的所述初始横截面面积包括所述第一通道的所述第一横截面面积和所述第二通道的所述第二横截面面积，并且其中减小所述排气管道的所述初始横截面面积包括关闭第一阀，所述第一阀定位在第二通道的入口处，所述第一阀的关闭导致所述初始横截面面积减小到仅包括所述第一横截面面积。7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述方法还包括：如果所述排气的所述初始流率变得等于或超过所述预定阈值，则增大所述排气管道的所述横截面面积，其中所述横截面面积的增大包括打开所述第一阀以允许所述排气流动穿过所述第一通道和所述第二通道中的每一个，使得所述排气在所述第一通道和所述第二通道中具有等于所述初始流动速度的第二调节的流动速度。8.根据权利要求6所述的方法，其中，所述方法还包括：如果所述排气的所述初始流率变得等于或超过所述预定阈值，则增大所述排气管道的所述横截面面积，其中所述横截面面积的增大包括打开所述第一阀以允许所述排气流动穿过所述第一通道和所述第二通道中的每一个，使得所述排气在所述第一通道和所述第二通道中具有不同于所述初始流动速度的第二调节的流动速度。9.根据权利要求6所述的方法，其中，所述排气管道还包括：第二侧壁，其定位在由所述排气管道界定的所述内部容积内，所述第二侧壁平行于所述排气管道的所述纵向轴线定位，与所述第一侧壁相对，所述第二侧壁将所述排气管道分成第三通道，所述第三通道平行于所述第一通道并且具有第三横截面面积；并且其中所述排气管道的所述初始横截面面积包括所述第一通道的所述第一横截面面积、所述第二通道的所述第二横截面面积和所述第三通道的所述第三横截面面积的总和，并且其中减小所述排气管道的所述初始横截面面积包括关闭所述第一阀和定位于所述第三通道的入口处的第二阀，所述第一阀和所述第二阀的关闭导致所述初始横截面面积减小成仅包括所述第一横截面面积。10.根据权利要求6所述的方法，还包括：斜坡，其定位于所述第二通道的出口处，所述斜坡被构造成在所述第一阀关闭时提供所述排气从所述第一通道到所述排气管道的出口的平滑流动过渡。11.一种后处理系统，包括：选择性催化还原系统，其配置成分解由发动机产生的排气的组分；排气管道，所述排气管道流体地联接到所述发动机和所述选择性催化还原系统，所述排气管道界定横截面面积，所述排气管道被构造成以初始流率接收所述排气，所述初始流率对应于进入所述排气管道的所述排气的初始流动速度，所述初始流率基于所述发动机的运行状况增大或减小，并且由此所述排气的所述初始流动速度基于所述发动机的运行状况增大或减小；横截面调节装置，其可操作地联接到所述排气管道，所述横截面调节装置配置成响应于所述排气管道的所述初始流率增大或减小所述排气管道的所述横截面面积，所述横截面面积的增大或减小将所述初始流动速度改变为与所述初始流动速度不同的调节的流动速度；和还原剂引入组件，其流体地联接至所述排气管道，所述还原剂引入组件配置成选择性地将还原剂引入所述排气管道中。12.根据权利要求11所述的后处理系统，其中，所述排气管道包括：多个通道，其界定在所述排气管道内，所述多个通道中的每一个被构造成允许所述排气的至少一部分穿过其中，所述排气管道的初始横截面面积对应于所述多个通道中的每一个通道的横截面面积的总和。13.根据权利要求12所述的后处理系统，其中，所述横截面调节装置包括：流率传感器，其定位成靠近所述排气管道的入口；至少一个阀，其定位于所述多个通道中的至少一个通道的入口处；以及控制器，其通信地联接到所述流率传感器和所述至少一个阀，所述控制器配置成：解译来自所述流率传感器的指示所述排气的所述初始流动速度的输出信号，比较所述排气的所述初始流率与预定阈值，所述初始流率指示进入所述排气管道的所述排气的初始流动速度，以及如果所述初始流率低于所述预定阈值，则指示所述至少一个阀移动到关闭位置以关闭所述多个通道中的至少一个通道的入口，所述至少一个阀的关闭导致所述排气仅流动穿过所述多个通道的一部分，使得所述排气管道具有与所述多个通道的所述部分的横截面面积的总和相对应的减小的横截面面积。14.根据权利要求13所述的后处理系统，其中，所述多个通道围绕所述排气管道的纵向轴线以径向阵列定位，并且其中所述至少一个阀定位于所述多个通道中的每一个通道的入口处。15.根据权利要求12所述的后处理系统，其中，所述排气管道还包括：第一侧壁，其定位于由所述排气管道界定的内部容积内，所述第一侧壁平行于所述排气管道的纵...

【专利技术属性】
技术研发人员：塞缪尔·约翰逊，米哈伊·奇鲁塔，约翰·G·比希勒，马修·K·沃尔默丁，安德鲁·J·阿尔伯斯，
申请(专利权)人：康明斯排放处理公司，
类型：发明
国别省市：美国,US