紧耦合后处理结构及柴油机的制作方法

1.本实用新型涉及发动机后处理技术领域，尤其为一种紧耦合后处理结构及柴油机。


背景技术：

2.本部分提供的仅仅是与本公开相关的背景信息，其并不必然是现有技术。
3.柴油机以其动力性好、燃油经济性高及稳定性强等优点，被广泛应用于各个行业，但随着排放法规的日益严苛，柴油机后处理技术地位愈加重要，在柴油机后布置催化转化器来降低有害污染物，已成为必要手段，其中三元催化转化器已被大部分厂商所接受，三元催化转化器指能同时净化汽车尾气中的碳氢化合物、一氧化碳及氮氧化合物三种污染物的催化转化器。
4.但是现有技术中的三元催化转化器由于后处理空间有限，当遇到排气流量大或者高转速工况时，排气无法及时处理而导致后处理空间内背压过高。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是至少解决现有三元催化转化器内背压过高的问题。该目的是通过以下技术方案实现的：
6.本实用新型第一方面提出了一种紧耦合后处理结构，包括：
7.前处理部，所述前处理部内设有催化剂腔体和导流腔体，所述催化剂腔体和所述导流腔体分离设置，所述催化剂腔体内设有第一催化件；
8.后处理部，所述后处理部分别与所述催化剂腔体和所述导流腔体相连通，且所述后处理部设有第二催化件。
9.根据本实用新型的紧耦合后处理结构，当用于处理废气时，一部分废气进入催化剂腔体内被第一催化件催化处理并从催化剂腔体流出，另一部分废气通过导流腔体和已被处理的一部分废气混合后，进入后处理部内，并被第二催化件催化处理，通过在前处理部增加导流腔体并将导流腔体与后处理部相连通，有效解决了前处理部内空间有限，当遇到排气流量大或者高转速工况时，排气无法及时处理而导致前处理部内背压过高的问题。
10.同时也降低了前处理部内的温度，避免由于前处理部内的温度过高而加速第一催化件的热老化速率，因此，根据本实用新型的紧耦合后处理结构，提升了第一催化件的耐久性能。
11.另外，根据本实用新型的紧耦合后处理结构，还可具有如下附加的技术特征：
12.在本实用新型的一些实施例中，所述催化剂腔体和所述第一催化件均为环形结构，所述催化剂腔体内部中空，且所述导流腔体穿过所述催化剂腔体。
13.在本实用新型的一些实施例中，所述催化剂腔体与所述导流腔体在垂直于气流流动的方向上并排设置，且所述催化剂腔体的外侧面和所述导流腔体的外侧面相抵接。
14.在本实用新型的一些实施例中，所述后处理部包括壳体，所述第二催化件设于所
述壳体内，所述壳体上设有进气管和排气管，所述第二催化件将所述壳体分为第一腔体和第二腔体，所述进气管与所述第一腔体相连通，所述排气管与所述第二腔体相连通。
15.在本实用新型的一些实施例中，所述第一腔体的体积大于所述导流腔体的体积。
16.在本实用新型的一些实施例中，所述前处理部包括入口段、处理段以及出口段，所述入口段、所述处理段以及所述出口段依次相连，所述导流腔体与所述后处理部之间通过所述出口段相连通。
17.在本实用新型的一些实施例中，所述处理段包括环形外壳和环形内壳，所述环形外壳和所述环形内壳间构成所述催化剂腔体，所述环形内壳中空设置并构成所述导流腔体。
18.在本实用新型的一些实施例中，所述环形外壳的内壁面设有外衬垫，所述环形内壳的内壁面设有内衬垫，所述外衬垫和所述内衬垫相对设置，且所述第一催化件夹持设于所述外衬垫和所述内衬垫之间。
19.在本实用新型的一些实施例中，所述导流腔体内设有至少一个挡板，所述挡板上设有通气孔。
20.本实用新型第二方面提出了一种柴油机，包括如上任一项所述的紧耦合后处理结构。
21.根据本实用新型的柴油机与本实用新型的紧耦合后处理结构具有相同的优势，此处不再赘述。
附图说明
22.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：
23.图1示意性地示出了根据本实用新型实施方式中前处理部的结构示意图；
24.图2示意性地示出了根据本实用新型实施方式中后处理部的结构示意图；
25.图3示意性地示出了根据本实用新型实施方式中第一催化件的结构示意图；
26.图4示意性地示出了根据本实用新型实施方式中挡板的结构示意图。
27.附图标记说明：
28.1为前处理部，11为入口段，12为处理段，121为环形外壳，122为环形内壳，123为外衬垫，124为内衬垫，13为出口段；
29.2为后处理部，21为壳体，211为第一腔体，212为第二腔体，22为第二催化件，23为进气管，24为排气管；
30.3为催化剂腔体，31为第一催化件；4为导流腔体，41为挡板；
31.图1中箭头表示气流的流动方向。
具体实施方式
32.下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公
开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
33.应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。文中描述的方法步骤、过程、以及操作不解释为必须要求它们以所描述或说明的特定顺序执行，除非明确指出执行顺序。还应当理解，可以使用另外或者替代的步骤。
34.尽管可以在文中使用术语第一、第二、第三等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或部段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“第一”、“第二”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。因此，以下讨论的第一元件、部件、区域、层或部段在不脱离示例实施方式的教导的情况下可以被称作第二元件、部件、区域、层或部段。
35.为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的关系，这些相对关系术语例如为“内部”、“外部”、“内侧”、“外侧”、“下面”、“下方”、“上面”、“上方”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中装置的不同方位。例如，如果在图中的装置翻转，那么描述为“在其它元件或者特征下面”或者“在其它元件或者特征下方”的元件将随后定向为“在其它元件或者特征上面”或者“在其它元件或者特征上方”。因此，示例术语“在
……
下方”可以包括在上和在下的方位。装置可以另外定向(旋转90度或者在其它方向)并且文中使用的空间相对关系描述符相应地进行解释。
36.柴油车中的后处理装置多受限于安装底盘边界，考虑到提升催化剂的起燃温度，多采用紧耦合的布置方式。
37.参阅图1和图2所示，本实用新型第一方面提出了一种紧耦合后处理结构，包括：
38.前处理部1，前处理部1内设有催化剂腔体3和导流腔体4，催化剂腔体3和导流腔体4分离设置，催化剂腔体3内设有第一催化件31；
39.后处理部2，后处理部2分别与催化剂腔体3和导流腔体4相连通，且后处理部2设有第二催化件22。
40.根据本实用新型的紧耦合后处理结构，当用于处理废气时，一部分废气进入催化剂腔体3内被第一催化件31催化处理并从催化剂腔体3流出，另一部分废气通过导流腔体4和已被处理的一部分废气混合后，进入后处理部2内，并被第二催化件22催化处理，通过在前处理部1增加导流腔体4并将导流腔体4与后处理部2相连通，有效解决了前处理部1内空间有限，当遇到排气流量大或者高转速工况时，排气无法及时处理而导致前处理部1内背压过高的问题。
41.同时也降低了前处理部1内的温度，避免由于前处理部1内的温度过高而加速第一催化件31的热老化速率，因此，根据本实用新型的紧耦合后处理结构，提升了第一催化件31的耐久性能。
42.第一催化件31和第二催化件22的材质均为twc催化剂，twc催化剂为三效催化剂，
也称作三元催化剂，三元催化剂能同时净化汽车尾气中的碳氢化合物、一氧化碳及氮氧化合物三种污染物。
43.参阅图1和图3所示，在本实用新型的一些实施例中，催化剂腔体3为环形结构，由于第一催化件31设于催化剂腔体3内，因此，第一催化件31同样为环形结构，并且催化剂腔体3内部中空，导流腔体4穿过催化剂腔体3，也就是说，导流腔体4的外侧面与催化剂腔体3的内侧面相抵接。
44.当然，在本实用新型的另一些实施例中，催化剂腔体3与导流腔体4在垂直于气流流动的方向上并排设置，导流腔体4和催化剂腔体3的位置关系还可作以下改变：将催化剂腔体3的外侧面和导流腔体4的外侧面相抵接。由此构成的紧耦合后处理结构同样能够解决现有三元催化转化器内背压过高的问题。
45.具体地，前处理部1包括入口段11、处理段12以及出口段13，入口段11、处理段12以及出口段13依次相连，导流腔体4与后处理部2之间通过出口段13相连通，催化剂腔体3与后处理部2之间也通过出口段13相连通，催化剂腔体3和导流腔体4均设于处理段12内，因此，另一部分废气通过导流腔体4和已被第一催化件31处理的一部分废气在出口段13内混合后，进入后处理部2内，并被第二催化件22催化处理。
46.进一步的，入口段11靠近处理段12的径向尺寸大于远离处理段12的径向尺寸，同样，出口段13靠近处理段12的径向尺寸大于远离处理段12的径向尺寸，由此入口段11和出口段13均为锥形结构，从而使从入口段11进入到处理段12的废气速度较为缓慢，有效的增加废气的处理效率，同时，处理段12的废气经出口段13收束后进而后处理部2，从而使进入到后处理部2的废气较为平顺，废气不会在后处理部2发生干涉现象，进而避免影响后处理部2对废气的处理效率。
47.参阅图1和图3所示，在本实用新型的一些实施例中，处理段12包括环形外壳121和环形内壳122，环形外壳121和环形内壳122间构成催化剂腔体3，环形内壳122中空设置并构成导流腔体4，由此构成的催化剂腔体3和第一催化件31均为环形结构，并且导流腔体4穿过催化剂腔体3。
48.进一步的，环形外壳121的内壁面设有外衬垫123，环形内壳122的内壁面设有内衬垫124，外衬垫123和内衬垫124相对设置，且第一催化件31夹持设于外衬垫123和内衬垫124之间，外衬垫、内衬垫的材质较为柔软，以用于保护第一催化件31。
49.在本实用新型的另一些实施例中，处理段12仅仅包括环形外壳121，并在环形外壳121的内部沿其轴向设有一块分离板，通过分离板将环形外壳121的内腔分离为催化剂腔体3和导流腔体4，此时，催化剂腔体3的外侧面和导流腔体4的外侧面相接触。
50.同样的，部分环形外壳121的内壁面和分离板远离导流腔体4的端面设有外衬垫123，第一催化件31夹持设于外衬垫123之间，外衬垫123的效果上文已描述，此处不再赘述。
51.参阅图1和图4所示，在本实用新型的另一些实施例中，在导流腔体4内设有至少一个挡板41，另一部分废气通过导流腔体4进入后处理部2内被第二催化件22催化处理，挡板41上设有通气孔，以用于废气通过，设置挡板的效果在于：一方面用于支撑处理段12，另一方面用于减少废气进入后处理部2的量，进而减少后处理部2的处理压力，最终增加后处理部2的处理效率。
52.进一步的，挡板41的数量优选为两个，沿着环形内壳122的轴向方向，两个挡板41
相互平行设置且间隔设置，以用于进一步支撑处理段12，并且进一步增加后处理部2的处理效率。
53.参阅图2所示，具体地，后处理部2与出口段13相连通，后处理部2包括壳体21，第二催化件22设于壳体21内，壳体21上设有进气管23和排气管24，第二催化件22将壳体21分为第一腔体211和第二腔体212，进气管23的一端与第一腔体211相连通，另一端与出口段13相连通；排气管24与第二腔体212相连接。
54.进一步的，进气管23延伸进第一腔体211，且进气管23延伸进第一腔体211一端的侧面设有排气孔，经进气管23进入的气体从排气孔流入到第一腔体211内进行催化反应。
55.需要说明的是，第一腔体211的体积应大于导流腔体4的体积，优选为远远大于，如此才能解决当遇到排气流量大或者高转速工况时，排气无法及时处理而导致前处理部内背压过高的问题。
56.本实用新型第二方面提出了一种柴油机，包括如上任一项所述的紧耦合后处理结构。
57.根据本实用新型的柴油机与本实用新型的紧耦合后处理结构具有相同的优势，此处不再赘述。
58.以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种紧耦合后处理结构，其特征在于，包括：前处理部，所述前处理部内设有催化剂腔体和导流腔体，所述催化剂腔体和所述导流腔体分离设置，所述催化剂腔体内设有第一催化件；后处理部，所述后处理部分别与所述催化剂腔体和所述导流腔体相连通，且所述后处理部设有第二催化件。2.根据权利要求1所述的紧耦合后处理结构，其特征在于，所述催化剂腔体和所述第一催化件均为环形结构，所述催化剂腔体内部中空，且所述导流腔体穿过所述催化剂腔体。3.根据权利要求1所述的紧耦合后处理结构，其特征在于，所述催化剂腔体与所述导流腔体在垂直于气流流动的方向上并排设置，且所述催化剂腔体的外侧面和所述导流腔体的外侧面相抵接。4.根据权利要求1所述的紧耦合后处理结构，其特征在于，所述后处理部包括壳体，所述第二催化件设于所述壳体内，所述壳体上设有进气管和排气管，所述第二催化件将所述壳体分为第一腔体和第二腔体，所述进气管与所述第一腔体相连通，所述排气管与所述第二腔体相连通。5.根据权利要求4所述的紧耦合后处理结构，其特征在于，所述第一腔体的体积大于所述导流腔体的体积。6.根据权利要求2所述的紧耦合后处理结构，其特征在于，所述前处理部包括入口段、处理段以及出口段，所述入口段、所述处理段以及所述出口段依次相连，所述导流腔体与所述后处理部之间通过所述出口段相连通。7.根据权利要求6所述的紧耦合后处理结构，其特征在于，所述处理段包括环形外壳和环形内壳，所述环形外壳和所述环形内壳间构成所述催化剂腔体，所述环形内壳中空设置并构成所述导流腔体。8.根据权利要求7所述的紧耦合后处理结构，其特征在于，所述环形外壳的内壁面设有外衬垫，所述环形内壳的内壁面设有内衬垫，所述外衬垫和所述内衬垫相对设置，且所述第一催化件夹持设于所述外衬垫和所述内衬垫之间。9.根据权利要求1所述的紧耦合后处理结构，其特征在于，所述导流腔体内设有至少一个挡板，所述挡板上设有通气孔。10.一种柴油机，其特征在于，包括如权利要求1-9中任一项所述的紧耦合后处理结构。

技术总结
本实用新型涉及发动机后处理技术领域，提供了一种紧耦合后处理结构及柴油机，其中紧耦合后处理结构包括：前处理部，所述前处理部内设有催化剂腔体和导流腔体，所述催化剂腔体和所述导流腔体分离设置，所述催化剂腔体内设有第一催化件；后处理部，所述后处理部分别与所述催化剂腔体和所述导流腔体相连通，且所述后处理部设有第二催化件。本实用新型提供的紧耦合后处理结构及柴油机，很好的解决了现有三元催化转化器内背压过高的问题。催化转化器内背压过高的问题。催化转化器内背压过高的问题。


技术研发人员：郑碧莹 邵冠磊 李昭阳 刘正锐 韩东岳
受保护的技术使用者：潍柴动力股份有限公司
技术研发日：2022.12.30
技术公布日：2023/5/24