Блок каталитического нейтрализатора снижения токсичности выхлопных газов и устройство снижения токсичности выхлопных газов

Блок каталитического нейтрализатора снижения токсичности выхлопных газов содержит множество отформованных металлических полосок, которые вместе образуют повторяющийся рисунок открытых сот. Полоски соединены вместе послойно, при этом открытые соты каждого слоя смещены от сот смежного слоя. Каталитическое покрытие нанесено на множество металлических полосок.

(Фиг. 1)

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ПОЛЕЗНАЯ МОДЕЛЬ

Настоящая полезная модель относится к области техники моторных транспортных средств, в частности, к блокам каталитического нейтрализатора снижения токсичности выхлопных газов и способам изготовления таковых.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Устройство снижения токсичности выхлопных газов моторного транспортного средства включает в себя сердцевину или «блок», выполненный из керамического материала. Блок может быть покрыт каталитическим тонким покрытием, которое может включать в себя катализатор из благородного металла. Каталитический нейтрализатор способствует распаду нежелательных выбросов двигателя - например, оксидов азота (NOx), углеводородов, окиси углерода (CO) и твердых частиц. В текущем уровне техники, блок является узлом многочисленных узких трубок или сот, открытых на одном или обоих концах, с каталитическим нейтрализатором, покрывающим внутреннюю сторону каждой трубки.

В некоторых кинетических областях, гетерогенный катализ химической реакции в газовой фазе - такой как разложение NOx или окисление CO - является в целом более быстрым, когда газ протекает через каталитический нейтрализатор турбулентно. Однако известные из уровня техники длинные тонкие трубки блока каталитического нейтрализатора переносят выхлопные газы с относительно небольшой турбулентностью (см. например, US 8,057,568, опубл. 15.11.2011, МПК B01D39/20; B01D46/00). Типично, турбулентный поток выхлопных газов на концах каждой трубки переходит в режим ламинарного потока по мере того, как он проходит через трубку. Гладкий ламинарный поток ограничивает перенос массы выхлопных газов и продуктов реакции на поверхности каталитической реакции.

Более того, известные из уровня техники отдельные трубки блока могут становиться засоренными со временем вследствие нарастания твердых частиц. Этот эффект не только повышает противодавление в двигателе, но также снижает каталитически активную площадь поверхности, имеющуюся в распоряжении у выхлопных газов, постепенно уменьшая коэффициент полезного действия двигателя и рабочие характеристики снижения токсичности выхлопных газов. В заключение, керамический материал, из которого сделан блок из уровня техники, является неизменно хрупким и подвержен вызванному механическим напряжением разлому. Такой разлом может приводить к дополнительному засорению.

СУЩНОСТЬ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ

Соответственно, в одном из аспектов настоящей полезной модели предложен блок каталитического нейтрализатора снижения токсичности выхлопных газов, содержащий:

множество отформованных металлических полосок, которые вместе образуют повторяющийся рисунок открытых сот, причем полоски соединены вместе послойно, при этом открытые соты каждого слоя смещены от сот смежного слоя; и

каталитическое покрытие, нанесенное на множество металлических полосок.

В одном из вариантов предложен блок, в котором полоски выполнены из сплава нержавеющей стали.

В одном из вариантов предложен блок, в котором толщина каждого слоя составляет от одного до десяти, при этом площадь поперечного сечения каждой открытой соты составляет от одного до ста квадратных миллиметров.

В одном из вариантов предложен блок, в котором каждая открытая сота включает в себя открытый впускной конец, противоположный открытому выпускному концу, и множество стеночных участков, смежных впускному и выпускному концам, при этом стеночные участки параллельны друг другу и направлению потока выхлопных газов через блок.

В одном из вариантов предложен блок, в котором каждая открытая сота включает в себя открытый впускной конец, противоположный открытому выпускному концу, и множество стеночных участков, смежных впускному и выпускному концам, при этом стеночные участки являются наклонными к направлению потока выхлопных газов через блок.

В одном из вариантов предложен блок, в котором каждая открытая сота является прямоугольной призмой, имеющей открытый впускной конец, противоположный открытому выпускному концу, и четыре закрытых стеночных участка, смежных впускному и выпускному концам, при этом блок выполнен с возможностью проведения выхлопных газов от впускного конца к выпускному концу каждой открытой соты.

В одном из вариантов предложен блок, в котором смежные слои открытых сот соединены друг с другом в точках пересечения между отформованными полосками одного слоя и отформованными полосками смежного слоя.

В одном из вариантов предложен блок, в котором каждая полоска согнута в несколько повторяющихся треугольных стеночных участков, при этом смежные полоски заданного слоя расположены с линиями изгиба, параллельными и соединенными в вершинах треугольных стеночных участков с образованием открытых сот.

В одном из вариантов предложен блок, в котором каждая полоска согнута в несколько повторяющихся прямоугольных стеночных участков, при этом смежные полоски заданного слоя расположены с линиями изгиба, параллельными и соединенными в углах прямоугольных стеночных участков с образованием открытых сот.

В одном из вариантов предложен блок, в котором смежные слои смещены приблизительно на половину ширины и/или высоты одной из открытых сот.

В одном из вариантов предложен блок, в котором покрытие является одним или более из покрытия трехкомпонентного каталитического нейтрализатора (TWC), покрытия дизельного окислительного каталитического нейтрализатора (DOC), покрытия уловителя обедненных NOx (LNT) и покрытия избирательного каталитического восстановителя (SCR).

В одном из дополнительных аспектов предложено устройство снижения токсичности выхлопных газов, содержащее:

блок, содержащий множество отформованных металлических полосок, которые вместе образуют повторяющийся рисунок открытых сот, причем полоски соединены вместе послойно, при этом открытые соты каждого слоя смещены от сот смежного слоя;

каталитическое покрытие, нанесенное на множество металлических полосок; и

окружающую блок оболочку, выполненную с возможностью приема выхлопных газов двигателя, направления выхлопных газов в множество открытых сот впускного слоя блока, и сбора выхлопных газов, выпущенных из множества открытых сот выпускного слоя блока.

В одном из вариантов предложено устройство, в котором оболочка поддерживает блок с его слоями отформованных металлических полосок, наклонными к направлению результирующего потока выхлопных газов через устройство.

В предложенной полезной модели выхлопные газы протекают турбулентно на всем протяжении блока для более быстрого переноса массы на и от каталитической поверхности сот. В дополнение, общий поток через блок находится под меньшим влиянием засорения отдельных сот, которые не продолжаются по всей длине блока. Здесь, поток выхлопных газов просто находит путь вокруг забитых сот. Более того, гибкая металлическая конструкция блока менее чувствительна к разлому относительно керамической подложки.

Следует понимать, что сущность полезной модели, приведенная выше, представлена для ознакомления с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании. Не предполагается идентифицировать ключевые или существенные признаки заявленного предмета полезной модели, объем которой однозначно определен формулой полезной модели, которая сопровождает подробное описание. Более того, заявленный предмет полезной модели не ограничен вариантами осуществления, которые исключают какие-либо недостатки, отмеченные выше или в любой части этого описания.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 и 2 показывают аспекты примерных систем двигателя в соответствии с вариантами осуществления настоящей полезной модели.

Фиг. 3 показывает аспекты примерного устройства снижения токсичности выхлопных газов в соответствии с вариантом осуществления настоящей полезной модели.

Фиг. 4 показывает полоску первого примерного блока каталитического нейтрализатора в соответствии с вариантом осуществления настоящей полезной модели.

Фиг. 5 показывает конструкцию первого примерного блока каталитического нейтрализатора в соответствии с вариантом осуществления настоящей полезной модели.

Фиг. 6 показывает первый примерный блок каталитического нейтрализатора в соответствии с вариантом осуществления настоящей полезной модели.

Фиг. 7 показывает полоску второго примерного блока каталитического нейтрализатора в соответствии с вариантом осуществления настоящей полезной модели.

Фиг. 8 показывает конструкцию второго примерного блока каталитического нейтрализатора в соответствии с вариантом осуществления настоящей полезной модели.

Фиг. 9 показывает второй примерный блок каталитического нейтрализатора в соответствии с вариантом осуществления настоящей полезной модели.

Фиг. 10 показывает аспекты еще одного устройства снижения токсичности выхлопных газов в соответствии с вариантом осуществления настоящей полезной модели.

Фиг. 11 иллюстрирует примерный способ изготовления блока каталитического нейтрализатора для снижения токсичности выхлопных газов в соответствии с вариантом осуществления настоящей полезной модели.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ

Аспекты настоящей полезной модели далее будут описаны посредством примера и со ссылкой на проиллюстрированные варианты осуществления, перечисленные выше. Компоненты, этапы последовательности операций и другие элементы, которые могут быть по существу идентичными в одном или более вариантах осуществления, идентифицируются согласованно и описаны с минимальным повторением. Однако следует отметить, что элементы, идентифицированные согласовано, к тому же, могут отличаться до некоторой степени. Дополнительно, должно быть отмечено, что признаки чертежей, включенные в настоящее описание, схематичны и, вообще, не начерчены в масштабе. Скорее, различные масштабы чертежей, коэффициенты пропорциональности и количества компонентов, показанных на фигурах, могут быть преднамеренно искажены, чтобы сделать некоторые признаки или зависимости более легкими для понимания.

Фиг. 1 схематично показывает аспекты примерной системы 10 двигателя моторного транспортного средства. В системе 10 двигателя, свежий воздух вводится в воздушный фильтр 12 и втекает в компрессор 14. Компрессор может быть любым пригодным компрессором всасываемого воздуха - например, компрессором турбонагнетателя с приводом от электродвигателя или с приводом от ведущего вала. В системе 10 двигателя, однако, компрессор механически присоединен к турбине 16 в турбонагнетателе 18, турбина приводится в движение расширением выхлопных газов двигателя из выпускного коллектора 20. В одном из вариантов осуществления, компрессор и турбина могут быть соединены в пределах двухспирального турбонагнетателя. В еще одном варианте осуществления, турбонагнетатель может быть турбонагнетателем с изменяемой геометрией (VGT), в котором геометрия турбины активно меняется в зависимости от скорости вращения двигателя.

Компрессор 14 присоединен по текучей среде к впускному коллектору 22 через охладитель 24 наддувочного воздуха (CAC) и дроссельный клапан 26. Сжатый воздух из компрессора протекает через CAC и дроссельный клапан по пути во впускной коллектор. В проиллюстрированном варианте осуществления, перепускной клапан 28 компрессора присоединен между впуском и выпуском компрессора. Перепускной клапан компрессора может быть нормально закрытым клапанном, выполненным с возможностью открываться, чтобы понижать избыточное давление наддува при выбранных условиях работы.

Выпускной коллектор 20 и впускной коллектор 22 присоединены к ряду цилиндров 30 через ряд впускных клапанов 32 и выпускных клапанов 34, соответственно. В одном из вариантов осуществления, выпускные и/или впускные клапаны могут быть с электронным приводом. В еще одном варианте осуществления, выпускные и/или впускные клапаны могут быть с кулачковым приводом. С любым из электронного привода или кулачкового привода, установка моментов открывания и закрывания выпускных и впускных клапанов может регулироваться по необходимости под требуемые сгорание и снижение токсичности выхлопных газов.

Цилиндры 30 могут снабжаться любым из многообразия видов топлива в зависимости от варианта осуществления: бензином, спиртами или их смесями. В проиллюстрированном варианте осуществления, топливо из топливной системы 36 подается в цилиндры посредством непосредственного впрыска через топливные форсунки 38. В различных вариантах осуществления, рассмотренных в материалах настоящего описания, топливо может подаваться посредством непосредственного впрыска, впрыска во впускной канал, впрыска через корпус дросселя, или любой их комбинации. В системе 10 двигателя, сгорание инициируется посредством искрового зажигания на свечах 40 зажигания. Свечи зажигания приводятся в действие синхронизированными по времени импульсами высокого напряжения из блока электронного зажигания (не показан на чертежах).

Система 10 двигателя включает в себя клапан 42 рециркуляции выхлопных газов (EGR) высокого давления (HP) и охладитель 44 EGR HP. Когда клапан EGR HP открыт, некоторое количество выхлопных газов высокого давления из выпускного коллектора 20 втягивается через охладитель EGR HP во впускной коллектор 22. Во впускном коллекторе, выхлопные газы высокого давления разбавляют заряд всасываемого воздуха для более низких температур сгорания, сниженных выбросов и других преимуществ. Оставшиеся выхлопные газы втекают в турбину 16 для приведения в движение турбины. Когда требуется уменьшенный крутящий момент турбины, взамен, некоторое количество или все выхлопные газы могут направляться через регулятор 46 давления наддува, обходя турбину. Смешанный поток из турбины и регулятора давления наддува затем протекает через различные устройства последующей очистки выхлопных газов системы двигателя, как дополнительно описано ниже.

В системе 10 двигателя, устройство 48 трехкомпонентного каталитического нейтрализатора (TWC) присоединено ниже по потоку от турбины 16. Устройство TWC включает в себя внутреннюю опорную конструкцию каталитического нейтрализатора, на которую нанесено покрытие. Покрытие выполнено с возможностью окислять остаточные CO, водород и углеводороды, и восстанавливать оксиды (NOx) азота, присутствующие в выхлопных газах двигателя. Уловитель 50 обедненных NOx (LNT) присоединен ниже по потоку от устройства 48 TWC. LNT выполнен с возможностью улавливать NOx из потока выхлопных газов, когда поток выхлопных газов обеднен, и восстанавливать улавливаемые NOx, когда поток выхлопных газов обогащен.

Следует отметить, что природа, количество и компоновка устройств последующей очистки выхлопных газов в системе двигателя могут отличаться для разных вариантов осуществления настоящей полезной модели. Например, некоторые варианты могут включать в себя дополнительный сажевый фильтр или устройство комплексной последующей очистки выхлопных газов, который объединяет фильтрацию сажи с другими функциями снижения токсичности выхлопных газов, такими как улавливание NOx.

Продолжая по фиг. 1, все или часть очищенных выхлопных газов могут выпускаться в окружающую среду через глушитель 52. В зависимости от условий работы, однако, некоторое количество очищенных выхлопных газов может отводиться через охладитель 54 EGR низкого давления. Выхлопные газы могут отводиться посредством открывания клапана 56 EGR LP, соединенного последовательно с охладителем EGR LP. Из охладителя 54 EGR LP, охлажденные выхлопные газы втекают в компрессор 14. Посредством частичного закрывания клапана 58 обратного давления выхлопных газов, потенциал потока для LP EGR может повышаться в выбранных условиях работы. Другие варианты могут включать в себя дроссельный клапан выше по потоку от воздушного фильтра 12 взамен клапана обратного давления выхлопных газов.

Система 10 двигателя включает в себя электронную систему 60 управления (ECS), выполненную с возможностью управления различными функциями системы двигателя. Электронная система управления включает в себя память и один или более процессоров, выполненных с возможностью надлежащего принятия решения в ответ на впускной сигнал датчика и для интеллектуального управления компонентами системы двигателя. Такое принятие решения может происходить согласно различным стратегиям, таким как управляемая событиями, управляемая прерыванием, многозадачная, многопоточная, и тому подобная. Таким образом, электронная система управления может быть выполнена с возможностью определять любой или все аспекты способов, раскрытых в дальнейшем. Соответственно, этапы способа, раскрытые в дальнейшем - например, операции, функции и/или действия - могут быть воплощены в качестве управляющей программы, запрограммированной на машинно-читаемых запоминающих носителях в электронной системе управления. Таким образом, ECS может быть выполнена с возможностью вводить в действие любые или все аспекты способов, раскрытых в материалах настоящего описания, при этом различные этапы способа - например, операции, функции и действия - могут быть воплощены в качестве управляющей программы, запрограммированной на машинно-читаемых запоминающих носителях в ECS.

Электронная система 62 управления включает в себя интерфейс 62 датчиков, интерфейс 64 управления двигателем и блок 66 бортовой диагностики (OBD). Для оценки условий работы системы 10 двигателя и транспортного средства, в котором установлена система двигателя, интерфейс 62 датчиков принимает впускные сигналы с различных датчиков, расположенных в транспортном средстве - датчиков расхода, датчиков температуры, датчиков положения педали, датчиков давления топлива, и т.д. Некоторые примерные датчики показаны на фиг. 1 - датчик 68 давления воздуха в коллекторе (MAP), датчик 70 температуры воздуха в коллекторе (MAT), датчик 72 массового расхода воздуха (MAF), датчик 74 содержания NOx, и датчик 76 температуры системы выпуска. Различные другие датчики также могут быть предусмотрены.

Электронная система 60 управления также включает в себя интерфейс 64 управления двигателем. Интерфейс управления двигателем выполнен с возможностью приводить в действие электронным образом управляемые клапаны, исполнительные механизмы и другие компоненты транспортного средства - например, дроссельный клапан 24, перепускной клапан 26 компрессора, регулятор 46 давления наддува и клапаны 42 и 56 EGR. Интерфейс управления двигателем функционально присоединен к каждому клапану и исполнительному механизму с электронным управлением, и выполнен с возможностью подачи команды его открывания, закрывания и/или регулировки, как необходимо для предписания функций управления, описанных в материалах настоящего описания.

Электронная система 60 управления также включает в себя блок 66 бортовой диагностики (OBD). Блок OBD является частью электронной системы управления, выполненной с возможностью диагностировать ухудшение характеристик различных компонентов системы 10 двигателя. Такие компоненты, в качестве примеров, могут включать в себя датчики кислорода, топливные форсунки и компоненты снижения токсичности выхлопных газов.

Фиг. 2 показывает аспекты еще одной системы 78 двигателя - дизельный двигатель, в котором сгорание инициируется посредством воспламенения от сжатия. Соответственно, цилиндры 30 системы 78 двигателя питаются дизельным топливом, биодизельным топливом, и т.д., из топливной системы 36. В системе 78 двигателя, устройство 80 окислительного дизельного каталитического нейтрализатора (DOC) присоединено ниже по потоку от турбины 16. Устройство DOC включает в себя внутреннюю опорную конструкцию каталитического нейтрализатора, на которую нанесено покрытие DOC. Устройство DOC выполнено с возможностью окислять остаточные CO, водород и углеводороды, присутствующие в выхлопных газах двигателя.

Дизельный сажевый фильтр 82 (DPF) присоединен ниже по потоку от устройства 80 DOC. DPF является фильтром восстанавливаемой сажи, выполненным с возможностью улавливать сажу, вовлеченную в поток выхлопных газов двигателя; он содержит основу фильтрации сажи. На основу нанесено покрытие, которое содействует окислению накопленной сажи и восстановлению пропускной способности фильтра в определенных условиях. В одном из вариантов осуществления, накопленная сажа может подвергаться условиям периодического окисления, в которых функционирование двигателя регулируется, чтобы временно выдавать выхлопные газы более высокой температуры. В еще одном варианте осуществления, накопленная сажа может непрерывно или псевдонепрерывно окисляться в нормальных условиях работы.

Форсунка 84 восстановителя, смеситель 86 восстановителя и устройство 88 SCR присоединены ниже по потоку от DPF 46 в системе 78 двигателя. Форсунка восстановителя выполнена с возможностью принимать восстановитель (например, раствор мочевины) из резервуара 90 с восстановителем и управляемым образом впрыскивать восстановитель в поток выхлопных газов. Форсунка восстановителя может включать в себя сопло, которое распыляет раствор восстановителя в виде аэрозоли. Расположенный ниже по потоку от форсунки восстановителя смеситель восстановителя выполнен с возможностью увеличивать содержание и/или однородность рассеяния впрыснутого восстановителя в потоке выхлопных газов. Смеситель восстановителя может включать в себя одну или более лопастей, выполненных с возможностью завихрять поток выхлопных газов и вовлеченного восстановителя для улучшения рассеяния. При рассеянии в горячих выхлопных газах двигателя, по меньшей мере некоторое количество впрыснутого восстановителя может разлагаться. В вариантах осуществления, где восстановитель является раствором карбамида, восстановитель будет разлагаться на воду, аммиак и углекислый газ. Оставшийся карбамид разлагается при столкновении с каталитическим нейтрализатором SCR (смотрите ниже).

Устройство 88 SCR присоединено ниже по потоку от смесителя 86 восстановителя. Устройство SCR может быть выполнено с возможностью содействовать одной или более химических реакций между аммиаком, сформированным посредством разложения впрыснутого восстановителя, и NOx из выхлопных газов двигателя, в силу этого, снижая количество NOx, выпускаемых в окружающую среду. Устройство SCR содержит внутреннюю опорную конструкцию каталитического нейтрализатора, на которую нанесено покрытие SCR. Покрытие SCR выполнено с возможностью поглощать NOx и аммиак, и катализировать окислительно-восстановительную реакцию с образованием газообразного азота (N2) и воды.

Системы двигателя, описанные выше, включают в себя различные устройства снижения токсичности выхлопных газов - например, устройство 48 TWC, LNT 50, устройство 80 DOC, DPF 82 и устройство 88 SCR. Любое, некоторые или все из этих устройств могут включать в себя блок 92 каталитического нейтрализатора снижения токсичности выхлопных газов внутри оболочки 94, как показано для типичного устройства 96 снижения токсичности выхлопных газов по фиг. 3. Блок каталитического нейтрализатора снижения токсичности выхлопных газов может включать в себя множество отформованных металлических полосок, которые вместе образуют повторяющийся рисунок открытых сот. Полоски могут соединяться вместе послойно, при этом открытые соты каждого слоя смещены от сот смежного слоя, как дополнительно описано ниже. В вариантах осуществления, здесь рассмотренных, каталитическое покрытие, подходящее для любого из приведенных выше устройств снижения токсичности выхлопных газов, может наноситься на множество металлических полосок, чтобы поддерживать требуемую каталитическую активность.

Фиг. 4, 5 и 6 показывает аспекты примерного блока 92A каталитического нейтрализатора в одном из вариантов осуществления. Фиг. 4 показывает одиночную отформованную металлическую полоску 98A, которая может служить в качестве стандартного блока для блока каталитического нейтрализатора. В одном из вариантов осуществления, полоска может быть выполнена из сплава нержавеющей стали. В других вариантах осуществления, полоска может содержать титан или любой другой соответственно прочный и гибкий тугоплавкий металл. В варианте осуществления по фиг. 4, полоска сгибается по линиям 100 сгиба в несколько повторяющихся треугольных стеночных участков 102A. Ширина W полоски может составлять от одного до десяти миллиметров, а длина быть достаточной, чтобы закрывать блок.

Фиг. 5 показывает частичную конструкцию блока 92A каталитического нейтрализатора. В этой конструкции, множество полосок 98A соединены вместе в слоях 104. В целях иллюстрации, только два слоя показаны на чертеже; на практике, блок мог бы включать в себя дюжины или сотни слоев. Толщина каждого слоя может быть от одного до десяти миллиметров, соответствующей ширине одной полоски. Расположенные таким образом, полоски вместе образуют повторяющийся рисунок открытых сот 106. В одном из вариантов осуществления, площадь поперечного сечения каждой открытой соты составляет от одного до ста квадратных миллиметров. Как показано на чертеже, каждый слой представляет собой множество открытых сот; каждая открытая сота включает в себя открытый впускной конец 108, противоположный открытому выпускному концу 110, с множеством стеночных участков 102, расположенных смежно впускному и выпускному концам. В этом и других вариантах осуществления, каждая открытая сота является прямоугольной призмой, имеющей четыре закрытых стеночных участка, смежных впускному и выпускному концам.

Блок 92A каталитического нейтрализатора выполнен с возможностью проводить выхлопные газы от впускного конца 108 к выпускному концу 110 каждой открытой соты 106. В варианте осуществления, как проиллюстрировано, стеночные участки параллельны друг другу и направлению потоку выхлопных газов через блок. В других вариантах осуществления, стеночные участки могут быть наклонными по отношению к направлению потока выхлопных газов через блок, чтобы усиливать разделение и турбулентность потока.

В варианте осуществления по фиг. 5, смежные полоски 98A заданного слоя 104 расположены с параллельными линиями 100 сгиба. Полоски соединяются на вершинах 112 треугольных стеночных участков с образованием открытых сот 106. Более того, смежные слои открытых сот соединены друг с другом в точках пересечения 114 между отформованными полосками одного слоя и отформованными полосками смежного слоя. В этом и других вариантах осуществления, открытые соты каждого слоя смещены от сот смежного слоя. В некоторых вариантах осуществления, смежные слои блока смещены приблизительно на половину ширины и/или высоты одной из открытых сот, как показано на чертежах. Фиг. 6 показывает полностью сформированный блок 92A каталитического нейтрализатора в одном из вариантов осуществления.

Фиг. 7, 8 и 9 показывает аспекты еще одного примерного блока 92B каталитического нейтрализатора. Этот вариант осуществления подобен предыдущим за исключением того, что каждая полоска 98B согнута в несколько повторяющихся прямоугольных стеночных участков 116, как показано на фиг. 7. Далее, со ссылкой на фиг. 8, смежные полоски заданного слоя 104 расположены с параллельными линиями 100 сгиба, как в предыдущем варианте осуществления. Полоски соединяются в углах 118 прямоугольных стеночных участков с образованием открытых сот 106.

Далее, с обращением к фиг. 3, оболочка 94, которая окружает блок 92, выполнена с возможностью принимать выхлопные газы двигателя, направлять выхлопные газы в множество открытых сот впускного слоя 120 блока и собирать выхлопные газы, выпущенные из множества открытых сот выпускного слоя 122 блока. В этом варианте осуществления, оболочка поддерживает блок с его слоями отформованных металлических полосок, перпендикулярными к направлению результирующего потока выхлопных газов через устройство. В устройстве 96 снижения токсичности выхлопных газов по фиг. 10, в противоположность, оболочка 94 поддерживает блок 92 с его слоями отформованных металлических полосок, наклонными к направлению результирующего потока выхлопных газов через устройство. Этот вариант дополнительно повышает уровень турбулентности в потоке выхлопных газов через блок, который может повышать ограниченные переносом массы скорости каталитических реакций в нем.

Никакие аспекты вышеприведенных чертежей или описания не должны пониматься в ограничительном смысле, из-за того, что многочисленные другие варианты осуществления находятся в пределах сущности и объема настоящей полезной модели. Например, вместо различных слоев блока каталитического нейтрализатора, являющихся плоскими и параллельными друг другу, как показано на чертежах, слои могут быть концентрическими, подобно рулону. Эта конструкция, например, может использоваться в цилиндрическом блоке, который поддерживается в цилиндрической оболочке.

Варианты, описанные в материалах настоящего описания, дают возможность различных способов изготовления блока каталитического нейтрализатора снижения токсичности выхлопных газов. Соответственно, некоторые такие способы описаны далее, в качестве примера, с непрерывной ссылкой на вышеприведенные варианты. Однако, следует понимать, что способы, описанные здесь и другие, в пределах объема настоящей полезной модели, также могут быть задействованы другими вариантами. Кроме того, некоторые из этапов последовательностей операций, описанных и/или проиллюстрированных в материалах настоящего описания, в некоторых вариантах осуществления, могут быть опущены, не выходя из объема настоящей полезной модели. Подобным образом, указанная последовательность этапов последовательностей операций не всегда может требоваться для достижения намеченных результатов, но предоставлена для облегчения иллюстрации и описания. Одно или более из проиллюстрированных действий, функций или операций могут выполняться неоднократно, в зависимости от конкретной используемой стратегии.

Фиг. 11 иллюстрирует примерный способ 124 изготовления блока каталитического нейтрализатора снижения токсичности выхлопных газов в одном из вариантов осуществления. На этапе 126 способа 124, множество металлических полосок формуются раскатыванием и отрезанием полосок от листовых металлических материалов (например, нержавеющей стали или титана). Такие операции могут выполняться инструментом, подобным используемому при изготовлении ребер радиаторов. На этапе 128 полоски сгибаются в несколько повторяющихся треугольных или прямоугольных стеночных участков. На этапе 130, смежные полоски данного слоя компонуются с параллельными линиями сгиба. На этапе 132, смежные полоски данного слоя соединяются на вершинах или углах стеночных участков с образованием открытых сот блока каталитического нейтрализатора. На этапе 134, слои согнутых металлических полосок укладываются стопой с открытыми сотами смежных слоев, смещенных друг относительно друга. Таким образом, формуется множество металлических полосок, которые вместе образуют повторяющийся рисунок открытых сот. На этапе 136, смещенные слои соединяются в точках пересечения между отформованными полосками одного слоя и отформованными полосками смежного слоя. Смежные слои могут соединяться посредством индукционной сварки в одном из вариантов осуществления. Таким образом, полоски могут соединяться вместе послойно, при этом открытые соты каждого слоя смещены от сот смежного слоя. На этапе 138 способа 124, каталитическое покрытие наносится на соединенные полоски. На этапе 140, уложенные в пакет слои согнутых металлических полосок заключаются в многогранную оболочку. Оболочка может быть прямоугольной призматической или шестиугольной призматической в некоторых вариантах осуществления - быть профилированной, как необходимо, чтобы герметично вмещать заключенный в оболочку блок каталитического нейтрализатора.

В некоторых других способах, слои согнутых металлических полосок могут скатываться в виде рулона (этап 134 способа 124) вместо укладывания стопой. В таком варианте осуществления, скатанные слои согнутых металлических полосок могут быть заключены в цилиндрическую оболочку. В еще одном уложенном в пакет варианте, длинный лист по структуре и толщине соответствующий одному слою 104 блока каталитического нейтрализатора, может быть образован посредством непрерывного технологического процесса. Такой лист может сгибаться в зигзагообразно с образованием параллельных слоев, которые впоследствии соединяются друг с другом для образования прямоугольного призматического блока.

Следует понимать, что изделия, системы и способы, описанные выше, являются вариантами осуществления настоящей полезной модели - неограничивающие примеры для многочисленных вариантов и расширений которых также предполагаются. Это раскрытие также включает в себя все новейшие и неочевидные комбинации и подкомбинации вышеприведенных изделий, систем и способов, и любые и все их эквиваленты.

1. Блок каталитического нейтрализатора снижения токсичности выхлопных газов, содержащий:

множество отформованных металлических полосок, которые вместе образуют повторяющийся рисунок открытых сот, причем полоски соединены вместе послойно, при этом открытые соты каждого слоя смещены от сот смежного слоя; и

каталитическое покрытие, нанесенное на множество металлических полосок.

2. Блок по п. 1, в котором полоски выполнены из нержавеющей стали.

3. Блок по п. 1, в котором толщина каждого слоя составляет от одного до десяти миллиметров, а площадь поперечного сечения каждой открытой соты составляет от одного до ста квадратных миллиметров.

4. Блок по п. 1, в котором каждая открытая сота включает в себя открытый впускной конец, противоположный открытому выпускному концу, и множество стеночных участков, смежных впускному и выпускному концам, при этом стеночные участки параллельны друг другу и направлению потока выхлопных газов через блок.

5. Блок по п. 1, в котором каждая открытая сота включает в себя открытый впускной конец, противоположный открытому выпускному концу, и множество стеночных участков, смежных впускному и выпускному концам, при этом стеночные участки выполнены наклонными к направлению потока выхлопных газов через блок.

6. Блок по п. 1, в котором каждая открытая сота является прямоугольной призмой, имеющей открытый впускной конец, противоположный открытому выпускному концу, и четыре закрытых стеночных участка, смежных впускному и выпускному концам, при этом блок выполнен с возможностью проведения выхлопных газов от впускного конца к выпускному концу каждой открытой соты.

7. Блок по п. 1, в котором смежные слои открытых сот соединены друг с другом в точках пересечения между отформованными полосками одного слоя и отформованными полосками смежного слоя.

8. Блок по п. 1, в котором каждая полоска согнута в несколько повторяющихся треугольных стеночных участков, при этом смежные полоски заданного слоя расположены с линиями сгиба, параллельными и соединенными в вершинах треугольных стеночных участков с образованием открытых сот.

9. Блок по п. 1, в котором каждая полоска согнута в несколько повторяющихся прямоугольных стеночных участков, при этом смежные полоски заданного слоя расположены с линиями изгиба, параллельными и соединенными в углах прямоугольных стеночных участков с образованием открытых сот.

10. Блок по п. 1, в котором смежные слои смещены приблизительно на половину ширины и/или высоты одной из открытых сот.

11. Блок по п. 1, в котором покрытие является одним или более из покрытия трехкомпонентного каталитического нейтрализатора (TWC), покрытия дизельного окислительного каталитического нейтрализатора (DOC), покрытия уловителя

обедненных NOx (LNT) и покрытия избирательного каталитического восстановителя (SCR).

12. Устройство снижения токсичности выхлопных газов, содержащее:

блок с множеством отформованных металлических полосок, которые вместе образуют повторяющийся рисунок открытых сот, причем полоски соединены вместе послойно, при этом открытые соты каждого слоя смещены от сот смежного слоя;

каталитическое покрытие, нанесенное на множество металлических полосок; и

окружающую блок оболочку, выполненную с возможностью приема выхлопных газов двигателя, направления выхлопных газов во множество открытых сот впускного слоя блока, и улавливания выхлопных газов, выпущенных из множества открытых сот выпускного слоя блока.

13. Устройство снижения токсичности выхлопных газов по п. 12, в котором оболочка поддерживает блок с его слоями отформованных металлических полосок, наклонными к направлению результирующего потока выхлопных газов через устройство.

РИСУНКИ