[发明专利]热管理废气处理设备及其制造方法

说明书

本申请是申请日为2011年3月9日、名称为“热管理废气处理设备及其制造方法”、申请号为“201110093900.1”的申请的分案申请。

技术领域

本发明的示范性实施例涉及一种用于处理内燃机废气的装置，并且更具体地涉及一种具有主动热管理的废气处理装置及其制造方法。

背景技术

内燃机排出的废气是包含气体排放物例如一氧化碳（“CO”）、未燃烧烃类（“HC”）和氮氧化物（“NO_X”）的非均质混合物。废气也可能包含构成颗粒物的凝相材料（液体和固体）。通常位于催化剂载体或基片（“催化设备”）上的催化剂组合物被设置在内燃机的排气系统中以将某些或全部的这些废气成分转化为非受管制的的废气组分。

催化设备可以由包括陶瓷整体结构和金属整体结构在内的各种材料构成，该陶瓷整体结构和金属整体结构被涂有选择用于处理特定废气成分的催化剂组合物。大多数催化设备可配置成在给定的废气温度范围内运行。低于该温度范围运行可能会导致催化设备的性能下降，而高于该温度范围运行可能会导致工作寿命（也就是耐久性）低于预期。已经提出了各种不同的发动机控制策略用于控制催化设备运行的温度范围。这样的控制策略包括将燃料喷入排气系统中（在内燃机中直接喷射燃料或延迟喷射燃料）以提高或者降低废气的温度。尽管有效，但是并非为了从内燃机中获取功而利用燃料的控制策略可能会不利地影响发动机的整体燃料效率。其他的控制策略包括使用电加热设备（例如设置在催化设备上或者催化设备内的栅格）以便将设备加热至所需的温度范围。电加热的解决方案在有效加热催化设备的同时要利用较多的电能，这些电能必须由内燃机生成并且无法有效用于降低催化设备的工作温度。

发明内容

在一个示范性实施例中，一种废气处理设备被设置在废气处理系统内并且包括：波纹金属板制成的金属卷筒，其具有从入口端轴向延伸至出口端的纵向延伸通道；以及位于金属卷筒的各层之间并且配置成使传热介质在金属卷筒中循环的管路，该管路在金属卷筒中轴向和径向地延伸。

在另一个示范性实施例中，一种构建置于废气处理系统内的废气处理设备的方法，该废气处理设备包括：波纹金属板制成的金属卷筒，其限定出从入口端轴向延伸至出口端的纵向延伸通道；以及位于金属卷筒的各层之间并且被设置用于使传热介质在金属卷筒中循环的管路，该管路在金属卷筒中轴向和径向地延伸。所述方法包括在波纹金属条的单层上敷设以平面的蛇形结构设置的管路，并将金属条和管路卷绕为金属圆筒以构成基片，其中在金属条的各层之间夹有管路，由此得到轴向和径向都遍布基片分布的管路。

本发明提供了以下的技术解决方案：

解决方案1. 一种被设置在废气处理系统内的废气处理设备，包括：

波纹金属板制成的金属卷筒，其具有从入口端轴向延伸至出口端的纵向延伸通道；以及

位于卷绕的金属板的各层之间并且配置用于使传热介质通过所述金属卷筒循环的管路，管路在金属卷筒中轴向和径向地延伸。

解决方案2. 如解决方案1所述的废气处理设备，进一步包括：

废气处理设备内或者废气处理设备附近的温度传感器；以及

能量管理系统，其包括控制器，控制器与温度传感器信号通信并且可操作用于监测废气处理设备的温度以及将传热介质引导至废气处理设备并且引导通过废气处理设备以添加或移除热能。

解决方案3. 如解决方案1所述的废气处理设备，进一步包括：

设置在纵向延伸通道内的氧化催化剂，其包含贵金属例如铂（Pt）、钯（Pd）、铑（Rh）或其他合适的氧化催化剂或者其组合。

解决方案4. 如解决方案1所述的废气处理设备，进一步包括：

设置在纵向延伸通道内的SCR催化剂组合物，其包含沸石以及一种或多种贱金属成分例如铁（“Fe”）、钴（“Co”）、铜（“Cu”）或钒或者其组合。

解决方案5. 如解决方案1所述的废气处理设备，其中波纹金属板包括具有在其中压纹或者压印出的空间的、有角度或人字形图案的单层金属条。

解决方案6. 如解决方案1所述的废气处理设备，其中波纹金属板包括平的且缺少空间特征的第一层金属条以及包含在其中压纹或者压印出的空间的、轴向的、有角度或人字形图案的第二层金属条。

解决方案7. 如解决方案1所述的废气处理设备，进一步包括代替管路或者与管路一起包含在流通式金属整体料内并且被设置为接触流过纵向延伸通道的废气以将废气内的热能转化为电能的热电设备。