一种颗粒捕集器的制作方法

1.本实用新型涉及车辆后处理技术领域，特别涉及一种颗粒捕集器。


背景技术：

2.车辆的发动机工作会产生颗粒排放物，颗粒排放物是发动机的主要污染之一。为了减少排放到大气中的碳颗粒，在车辆的排放系统配置颗粒捕集器(diesel particulate filter，dpf)，在颗粒排放物进入大气之前，通过颗粒捕集器捕捉碳颗粒，从而有效减少碳颗粒的排放。颗粒捕集器内部设置有多个入口孔道，以及多个出口孔道，其中，入口孔道与出口孔道间隔设置，以便实现相邻孔道交互堵塞。
3.相关技术中，入口孔道与出口孔道都是均匀的开口长方体，入口孔道的开口在入气侧，出口孔道的开口在出气侧。
4.然而，在气体流入上述入口孔道后，大部分气体会直接撞击入口孔道朝向出气侧的一端，增大了排气背压，且会造成侧壁上碳颗粒堆积不均匀。


技术实现要素：

5.本实用新型提供了一种颗粒捕集器，上述颗粒捕集器可以减少直接撞击入口孔道朝向出气侧一端的气体，减小排气背压，使侧壁上碳颗粒堆积更加均匀。
6.为达到上述目的，本实用新型提供以下技术方案：
7.一种颗粒捕集器，包括本体，所述本体具有入气侧和出气侧，所述本体设有多个入口孔道以及多个出口孔道，每一个入口孔道与出口孔道均沿所述入气侧和出气侧的排列方向延伸，每一个所述入口孔道仅朝向所述入气侧的一端开口以形成入口；每一个所述出口孔道仅朝向所述出气侧的一端开口以形成出口；每一个所述入口孔道与至少一个所述出口孔道相邻，且相邻的入口孔道与出口孔道之间的侧壁上设有透气孔；其中，所述入口孔道的入口的面积大于所述入口孔道朝向所述出气侧一端的面积。
8.上述颗粒捕集器，由于入口孔道的入口的面积大于入口孔道朝向出气侧一端的面积，因此侧壁所在的平面与进气方向不平行，侧壁会拦截大部分气体，即有大部分气体会直接撞击侧壁，进而减少了直接撞击朝向出气侧一端的气体，减小了排气背压；另外，气体直接撞击侧壁时，会较为均匀地撞击在侧壁的不同位置，使得侧壁上碳颗粒更加均匀地堆积，提高入口孔道内表面的催化剂的利用率。
9.可选地，所述出口孔道的出口的面积大于所述出口孔道朝向所述入气侧一端的面积。
10.可选地，所述入口孔道的入口为n边形开口，所述入口孔道朝向所述出气侧一端的端部形状为n边形。
11.可选地，所述入口孔道中，所述入口中的各边与朝向所述出气侧一端中对应边之间设置有四边形侧壁。
12.可选地，所述入口孔道中，所述入口中的部分边的尺寸与朝向所述出气侧一端中
对应边的尺寸相同；长度相同的边之间的侧壁的形状为长方形，长度不同的边之间的侧壁的形状为梯形。
13.可选地，所述入口孔道中，所述入口中的各边的尺寸均大于朝向所述出气侧一端中对应边的尺寸；所述侧壁的形状均为梯形。
14.可选地，所述n边形为四边形，或者六边形。
15.可选地，所述n边形为正n边形，且所述入口孔道的入口的边长为所述入口孔道朝向所述出气侧一端的边长的x倍，1＜x＜2。
16.可选地，所述入口孔道的延伸长度≤30cm，1.3＜x＜1.9。
17.可选地，所述入口孔道的延伸长度＞30cm，1.2＜x＜1.6。
附图说明
18.图1为本实用新型实施例提供的系统架构图；
19.图2a为本实用新型实施例提供的第一种颗粒捕集器的剖面图；
20.图2b为本实用新型实施例提供的第一种颗粒捕集器的入气侧视图；
21.图3a为本实用新型实施例提供的第二种颗粒捕集器的剖面图；
22.图3b为本实用新型实施例提供的第二种颗粒捕集器的入气侧视图；
23.图4为本实用新型实施例提供的入口孔道示意图。
具体实施方式
24.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
25.在颗粒排放物进入大气之前，通过颗粒捕集器捕捉碳颗粒，从而有效减少碳颗粒的排放。参阅图1所示，dpf安装在后处理总成上，其位置在柴油机氧化催化转化器(diesel oxidation catalyst，doc)下游，选择性催化氧化(selective catalytic reduction，scr)系统上游。
26.当dpf内捕集的碳颗粒达到第一碳载阈值(如3.5g/l)后，需要进行dpf的再生(将dpf捕集的碳颗粒烟氧化成co2的过程)。为满足排放要求，通常会在dpf入口孔道内表面涂覆催化剂，以提高dpf的再生效率(dpf的再生效率是指碳颗粒实际再生量与dpf内碳颗粒堆积总量的比值)，同时降低dpf再生温度，以实现dpf低温再生。在检测到dpf碳载量超过第二碳载阈值(如5.5g/l)后，将对发动机进行限扭、限速等操作。
27.参阅图2a以及图2b所示的颗粒捕集器200，其本体设有多个入口孔道以及多个出口孔道，每一个入口孔道仅朝向所述入气侧的一端开口以形成入口；每一个所述出口孔道仅朝向所述出气侧的一端开口以形成出口；每个入口孔道与四个出口孔道相邻，相邻的入口孔道与出口孔道之间的侧壁上设有透气孔，入口孔道以及出口孔道都是相同的开口长方体，入口孔道内表面涂有催化剂，以提高再生效率。
28.由于颗粒捕集器200的侧壁所在平面与进气方向平行，因此，大部分气体会直接撞击入口孔道朝向出气侧一端，再回弹到侧壁上，通过侧壁的透气孔进入到相邻的出口孔道，
从出口孔道的出口流出。由于大部分气体会直接撞击入口孔道朝向出气侧一端，因此增大了排气背压；另外，经过入口孔道朝向出气侧一端的回弹，大量气体回弹到侧壁中距出气侧近的位置，只有少量气体回弹到侧壁中距出气侧远的位置，因此侧壁上碳颗粒堆积不均匀，不能有效利用入口孔道内表面的催化剂。
29.参阅上述图2a以及图2b可知，该颗粒捕集器200的工作体积v1(入口孔道体积)只有颗粒捕集器总体积的一半；
30.有效面积s1＝4m*h*l；其中，m为颗粒捕集器中入口孔道的总数，l为入口边长，h为入口孔道的延伸长度；
31.有效比表面积ρ1＝s1/v；v为颗粒捕集器总体积，v＝(d/2)2*h，d为颗粒捕集器的本体直径。
32.可以看到，上述颗粒捕集器的工作体积、有效面积以及有效比表面积都比较小，捕集效率较低(捕集效率是指dpf出气侧碳颗粒量与入气侧碳颗粒量的比值)。
33.本实用新型为了减少直接撞击入口孔道朝向所述出气侧一端的气体，减小排气背压，使侧壁上碳颗粒堆积更加均匀，提供一种颗粒捕集器，该颗粒捕集器包括本体，所述本体具有入气侧和出气侧，所述本体设有多个入口孔道以及多个出口孔道，每一个入口孔道与出口孔道均沿所述入气侧和出气侧的排列方向延伸，每一个所述入口孔道仅朝向所述入气侧的一端开口以形成入口；每一个所述出口孔道仅朝向所述出气侧的一端开口以形成出口；每一个所述入口孔道与至少一个所述出口孔道相邻，且相邻的入口孔道与出口孔道之间的侧壁上设有透气孔；其中，所述入口孔道的入口的面积大于所述入口孔道朝向所述出气侧一端的面积。
34.上述颗粒捕集器，由于入口孔道的入口的面积大于入口孔道朝向出气侧一端的面积，因此侧壁所在的平面与进气方向不平行，侧壁会拦截大部分气体，即有大部分气体会直接撞击侧壁，进而减少了直接撞击朝向出气侧一端的气体，减小了排气背压；另外，气体直接撞击侧壁时，会较为均匀地撞击在侧壁的不同位置，使得侧壁上碳颗粒更加均匀地堆积，提高入口孔道内表面的催化剂的利用率。
35.参阅图3a以及图3b所示，本实用新型实施例提供的颗粒捕集器300，本体具有入气侧和出气侧，且本体设有多个入口孔道以及多个出口孔道(图3a、图3b中的入口孔道以及出口孔道只是示例性说明，实际应用中可以有更多或更少的入口孔道，更多或更少的出口孔道)。
36.参阅图3a所示，每一个入口孔道与出口孔道均沿入气侧和出气侧的排列方向延伸，每一个入口孔道仅朝向所述入气侧的一端开口以形成入口；每一个出口孔道仅朝向所述出气侧的一端开口以形成出口；每一个入口孔道与至少一个出口孔道相邻，且相邻的入口孔道与出口孔道之间的侧壁上设有透气孔；其中，入口孔道的入口的面积大于入口孔道朝向所述出气侧一端的面积。
37.实施中，气体在入气侧经由入口孔道的入口进入到入口孔道的内部；侧壁会拦截部分气体，即部分气体直接撞击侧壁后，碳颗粒堆积在侧壁上，除碳后的气体通过透气孔进入到出口孔道的内部，经由出口孔道的出口，从出气侧排出。
38.此外，将上述颗粒捕集器200，与颗粒捕集器300对比可知，后者的工作体积、有效面积以及有效比表面积都更大一些。具体的：
39.该颗粒捕集器300的工作体积v2＞v/2；
40.有效面积其中，m为颗粒捕集器中入口孔道的总数，l为入口孔道朝向出气侧一端的边长，h为入口孔道的延伸长度，x为入口的边长与朝向出气侧一端的边长的比值，即xl为入口的边长；
41.有效比表面积ρ2＝s2/v；v为颗粒捕集器总体积，v＝(d/2)2*h，d为颗粒捕集器的本体直径。
42.v2＞v
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，s2＞s1，且ρ2＞ρ1，因此，通过上述结构还增加了颗粒捕集器的工作体积、有效面积以及有效比表面积，从而增加碳颗粒捕集效率，提高颗粒捕集器的再生效率以及催化剂的利用率。
43.如上所述，x为入口的边长与朝向出气侧一端的边长的比值，即在入口孔道的入口以及朝向出气侧一端的形状为正n边形时，入口孔道的入口的边长为入口孔道朝向出气侧一端的边长的x倍。由于入口孔道的入口的面积大于入口孔道朝向出气侧一端的面积，因此x＞1；由于当x过大时，气体摩擦较大，且不易通过透气孔进入到出口孔道，因此x＜2。
44.另外，x的取值还与入口孔道的延伸长度有关，入口孔道的延伸长度越短，x取值越大。因此，一些可选的实施方式中，入口孔道的延伸长度≤30cm，1.3＜x＜1.9；另外一些可选的实施方式中，入口孔道的延伸长度＞30cm，1.2＜x＜1.6。
45.图3a以及图3b以入口孔道的入口为四边形开口，且入口孔道朝向出气侧一端的端部形状为四边形为例进行说明，实际应用中，入口孔道的入口以及朝向出气侧一端的端部形状可以为其他多边形，如六边形、八边形等；或者入口孔道的入口以及朝向出气侧一端的端部形状也可以不是多边形，本实用新型对此不做具体限定。
46.图3a以及图3b以出口孔道的出口为四边形开口，且出口孔道朝向入气侧一端的端部形状为四边形为例进行说明，实际应用中，出口孔道的出口以及朝向入气侧一端的端部形状可以为其他多边形，如六边形、八边形等；或者出口孔道的出口以及朝向入气侧一端的端部形状也可以不是多边形，本实用新型对此不做具体限定。
47.另外，入口孔道与出口孔道的开口形状可以相同可以不同，同样的，入口孔道的与出口孔道的端部形状可以相同可以不同。
48.由于出口孔道无需捕集碳颗粒，因此，为了更加合理地利用颗粒捕集器的空间，可以设置出口孔道的出口的面积大于出口孔道朝向入气侧一端的面积。也就是说，考虑到入口孔道的入口与出口孔道朝向入气侧一端都是在入气侧，通过适当调小出口孔道朝向入气侧一端的面积，以便腾出空间可以增大入口孔道的入口的面积。
49.一些可选的实施方式中，上述入口孔道中，入口中的各边与朝向出气侧一端中对应边之间设置有四边形侧壁。
50.图3a以及图3b以入口孔道中，入口中的各边的尺寸均大于朝向出气侧一端中对应边的尺寸为例，对应的，参阅图4所示，四个侧壁的形状都是梯形。
51.而在另外一些实施例中，入口孔道中，入口中的部分边的尺寸与朝向出气侧一端中对应边的尺寸相同，长度相同的边之间的侧壁的形状为长方形，长度不同的边之间的侧壁的形状为梯形。
52.显然，本领域的技术人员可以对本实用新型实施例进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利
要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。