Устройство для очистки выхлопных газов

Устройство для очистки выхлопных газов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее изобретение относится в целом к устройству для очистки газа и, в частности, к устройству для надежной и эффективной очистки выхлопных газов двигателя.

Устройства для очистки выхлопных газов, предназначенные для очистки выхлопных газов двигателя, обычно устанавливают ниже по ходу движения газов, и они могут включать сажевый фильтр дизельного двигателя или некоторый другой элемент для очистки выхлопных газов, размещенный на пути движения выхлопных газов. Выхлопные газы обычно пропускают через элемент для очистки выхлопных газов с тем, чтобы положительным образом воздействовать на выхлопные газы, например, путем снижения количества твердых частиц примесей или NOx, выбрасываемых в атмосферу в результате работы двигателя.

Устройства для очистки выхлопных газов могут быть спроектированы для (i) максимального положительного воздействия на выхлопные газы двигателя и (ii) минимального негативного воздействия на характеристики двигателя. Например, устройства для очистки выхлопных газов могут быть спроектированы с диффузорными элементами и/или различными сложными геометрическими формами, направленными на лучшее распределение потока выхлопных газов по передней поверхности элемента для очистки выхлопных газов, оказывая в то же время минимальное воздействие на сопротивление потоку выхлопных газов.

В документе US 6712869 (Cheng et al.) раскрыто устройство для доочистки выхлопных газов, выполненное с диффузором, размещенным ниже по потоку от двигателя и выше по потоку от элемента для доочистки. Диффузор в упомянутом патентном документе служит для рассредотачивания сконцентрированного скоростного вынужденного потока перед прохождением через элемент для дополнительной очистки и выравнивания профиля скорости выхлопных газов по сечению элемента для дополнительной обработки. Раскрытое в патентном документе US 6712869 техническое решение направлено на обеспечение компактной и эффективно распределяющей поток конструкции для дополнительной очистки газов.

Может быть желательным использовать усовершенствованное устройство для обработки выхлопных газов, которое эффективно воздействует на выхлопные газы и в то же время оказывает минимальное влияние на работу двигателя. Кроме того, может быть желательным использовать улучшенное устройство для очистки выхлопных газов, которое позволяет получить необходимые эксплуатационные характеристики экономичным и практически осуществимым образом.

Настоящее изобретение направлено, по меньшей мере, частично на разработку различных вариантов выполнения, которые могут обеспечить желательное воздействие на эффективность дополнительной очистки, в то же время с улучшением одной или более характеристик известных устройств.

В соответствии с одним аспектом изобретения описано устройство для очистки выхлопных газов двигателя. Указанное устройство может содержать корпус, имеющий впускной патрубок и выпускной патрубок и образующий продольный путь движения потока между первым и вторым патрубками. Устройство может также включать элемент для обработки текучей среды, размещенный в корпусе на продольном пути движения потока и сконфигурированный для очистки выхлопных газов. Патрубок может сообщаться по текучей среде, по меньшей мере, с одним из отверстий корпуса и может иметь первый и второй цилиндрический участки. Первый участок может иметь поперечное сечение с некоторым внутренним диаметром, а второй участок может иметь в общем удлиненное второе поперечное сечение с некоторыми внутренней шириной и внутренней длиной. Внутренняя длина второго поперечного сечения патрубка может быть меньше, чем внутренний диаметр первого поперечного сечения патрубка, а внутренняя ширина второго поперечного сечения патрубка может быть больше, чем внутренний диаметр первого поперечного сечения патрубка.

Следует учесть, что предшествующее общее описание и нижеследующее подробное описание являются лишь иллюстративными и поясняющими и не ограничивают объем изобретения, определяемый пунктами формулы изобретения.

Сопровождающие описание чертежи, которые включены в описание и являются его частью, иллюстрируют примеры выполнения или характерные особенности изобретения и вместе с описанием помогают разъяснить основные идеи изобретения.

На чертежах представлено следующее:

фиг.1 - схематичный вид спереди с частичным разрезом устройства для очистки выхлопных газов;

фиг.2 - схематичный вид в перспективе части устройства для очистки выхлопных газов, представленной на фиг.1;

фиг.3 - вид сверху части устройства для очистки выхлопных газов, представленного на фиг.1;

фиг.4 - патрубок, показанный на фиг.1, схематично;

фиг.5 - патрубок, показанный на фиг.4, вид сверху;

фиг.6 - патрубок, показанный на фиг.4, вид сбоку;

фиг.7 - предпочтительный вариант выполнения устройства для очистки выхлопных газов, вид спереди;

фиг.8 - предпочтительный вариант выполнения устройства для очистки выхлопных газов, вид спереди;

фиг.9 - предпочтительный вариант выполнения устройства для очистки выхлопных газов, вид спереди.

Хотя на чертежах представлены примеры выполнения или характерные особенности настоящего изобретения, выполнение этих чертежей в масштабе не является необходимым, и в целях лучшей иллюстрации или пояснения конкретные особенности могут быть представлены в увеличенном масштабе. Подробно изложенные здесь иллюстративные примеры представляют собой примеры выполнения или характерные особенности, и эти иллюстративные примеры не следует рассматривать как каким-либо образом ограничивающие объем изобретения.

Далее будут подробно описаны предпочтительные варианты выполнения или характерные особенности, которые поясняются сопровождающими чертежами. Как правило, одинаковые или соответствующие ссылочные позиции будут использованы на чертежах для обозначения одинаковых или соответствующих элементов конструкции. Следует учесть, что используемые в настоящем описании термины «ширина» и «длина» не обязательно относятся к самому короткому размеру и самому большому размеру соответственно и используются лишь в связи с приведенными здесь чертежами и объяснениями с тем, чтобы содействовать раскрытию изобретения и сравнению различных относительных размеров воплощений. Следует принимать во внимание, что используемый здесь термин «диаметр» не обязательно подразумевает круговое поперечное сечение.

На фиг.1 представлено устройство 10 для очистки выхлопных газов, выбрасываемых из двигателя. Устройство, в общем, может включать корпус 12, элемент 16 для очистки газов, размещенный внутри корпуса 12, а также впускной и выпускной патрубки 20а, 20с, предназначенные для транспортирования выхлопных газов внутрь корпуса 12 и из корпуса 12.

Корпус 12 может иметь по длине, в основном, продольную ось А1. В одном варианте выполнения корпус 12 может быть образован из одного или более, в общем, цилиндрических корпусных элементов 28а, 28b, 28с, имеющих, в общем, цилиндрические стенки 36а, 36b, 36с, которые могут объединяться, формируя путь 24 движения потока внутри корпуса 12, проходящего, в общем, вдоль или параллельно продольной оси А1. Следует принимать во внимание, что выхлопные газы в определенных местах внутри корпуса 12 могут протекать в различных направлениях и что общий результирующий путь 24 движения потока выхлопных газов внутри корпуса 12, в общем, может проходить в направлении вдоль или параллельно продольной оси А1, т.е. с удалением от выпускного патрубка 20а и в направлении выпускного патрубка 20с. Цилиндрические стенки 36а, 36b, 36с могут каждая иметь внутренний диаметр D1, D2, D3 (фиг.3), проходящий, в общем, поперек пути 24 движения потока. Корпусные элементы 28а, 28b, 28с могут быть отделены один от другого так, что может быть обеспечен доступ во внутренний объем корпуса 12, например, для технического обслуживания устройства.

Корпус 12 может иметь первое отверстие 30а (фиг.3), проходящее через, в общем, цилиндрическую стенку 36а с образованием впускного отверстия 32а и может иметь второе отверстие 30с, проходящее через цилиндрическую стенку 36с с образованием выпускного отверстия 32 с.Таким образом, выхлопные газы могут поступать внутрь корпуса 12 через впускное отверстие 32а и могут быть отведены из корпуса 12 через выпускное отверстие 32с. Между впускным отверстием 32а и выпускным отверстием 32с выхлопные газы, в общем, могут проходить вдоль продольного пути 24 движения потока с удалением от впускного патрубка 32а и в направлении выпускного отверстия 32с. Поскольку внутри корпуса 12 и на пути 24 движения потока может быть размещен элемент 16 для очистки газов, выхлопные газы вынуждены протекать через указанный элемент 16 для очистки текучей среды, поскольку они протекают через корпус 12.

Как лучше всего показано на фиг.3, первое и второе отверстия 30а и 30с, образующие впускное отверстие 32а и выпускное отверстие 32с, могут иметь вообще удлиненную форму. Каждое отверстие 30а и 30с может иметь длину L1, L2 (например, измеренную в направлении в общем параллельном продольной оси А1) и может иметь ширину W1, W2 (измеренную, например, в направлении, в общем параллельном внутреннему диаметру D1 корпуса 12) большую, чем соответствующая длина L1, L2. В предпочтительном варианте отверстие 30а может иметь ширину W1, большую или равную 50 процентам от величины внутреннего диаметра D1 цилиндрической стенки 36а корпуса 12. Например, ширина W1 может быть больше или равной 60 процентов от внутреннего диаметра D1 цилиндрической стенки 36а корпуса 12. В другом предпочтительном варианте выполнения ширина W1 может быть больше или равной 70 процентам от внутреннего диаметра D1 цилиндрической стенки 36а корпуса 12. Ширина W1 может составлять приблизительно 175 мм, в то время как внутренний диаметр D1 цилиндрической стенки 36а корпуса может быть приблизительно равным 245 мм, так что ширина W1 может составлять приблизительно 71 процент от внутреннего диаметра D1 цилиндрической стенки 36а корпуса. Ширина W1 предпочтительно может быть больше или равной 80 процентам от внутреннего диаметра D1 цилиндрической стенки 36а корпуса 12.

Следует учесть, что в некоторых предпочтительных вариантах выполнения отверстия 30а, 30с имеют одинаковую или в значительной степени одинаковую конфигурацию. В качестве альтернативы отверстия 30а и 30с могут иметь сходную или по существу различную конфигурацию. Например, отверстие 30с может иметь такую же или большую, или меньшую ширину, чем ширина отверстия 30а, и может иметь такую же или большую, или меньшую длину, чем длина отверстия 30а.

Как отмечено выше, элемент 16 для очистки текучей среды может быть размещен на пути 24 движения потока внутри корпуса 12 и может быть спроектирован для очистки выхлопных газов двигателя. Например, элементом 16 для обработки текучей среды может быть фильтрующий элемент, созданный для удаления твердых частиц из потока выхлопных газов. Элементом 16 может быть, кроме того, или в качестве альтернативы катализированная основа для катализирования NOx (ускорения реакции с участием NOx). Кроме того или в качестве альтернативы, элемент 16 может быть элементом любого типа, предназначенным для очистки выхлопных газов, выходящих из двигателя, например, посредством их удаления, улавливания, окисления или иного вида взаимодействия с выхлопными газами, реализуемого для осуществления или содействия осуществлению желательного воздействия на выхлопные газы или входящих в их состав компонент.

Впускной патрубок 20а может быть сконфигурирован и приспособлен для сообщения выхлопных газов с впускным отверстием 32а корпуса 12. Впускной патрубок 20а может быть жестко соединен с возможностью сообщения по текучей среде с впускным отверстием 32а, например, посредством сварного соединения патрубка 20а и цилиндрической стенки 36а вокруг периметра впускного отверстия 32а. В варианте выполнения, иллюстрируемом на фиг.1, впускной патрубок 20а соединен с цилиндрической стенкой 36а вблизи отверстия 30а и, в основном, сконфигурирован и расположен поперек продольной оси А1 цилиндрической стенки 36а, так что путь 40а движения потока выхлопных газов через впускное отверстие 32а вообще проходит поперек продольной оси А1 корпуса 12 и цилиндрической стенки 36а.

Впускной патрубок 20а может иметь, в основном, продольную ось А2а и может сформировать путь 40а движения потока, проходящий вообще вдоль продольной оси А2а. Продольная ось может проходить в направлении, поперечном первому продольному пути 24 движения потока, например, так, что выхлопные газы, поступающие через впускной патрубок 20а в корпус 12, изменяют направление течения в целом на направление вдоль пути 24 движения потока.

Впускной патрубок 20а может содержать первый и второй цилиндрические участки 44а, 48а, расположенные, в основном, вдоль продольной оси А2а впускного патрубка 20а. Первый цилиндрический участок 44а вообще может иметь круговое поперечное сечение 46а с внутренним диаметром D4a (фиг.5) (например, измеренным, как правило, в направлении, параллельном первой продольной оси А1 корпуса 12) и соответствующую площадь поперечного сечения, через которую могут протекать выхлопные газы. Внутренний диаметр D4a может иметь среднюю точку С4а, разделяющую внутренний диаметр D4a пополам.

Второй цилиндрический участок 48а может быть расположен в непосредственной близости от впускного отверстия 32а корпуса 12 и может иметь вообще удлиненное поперечное сечение 50а в непосредственной близости от впускного отверстия 32а. Поперечное сечение 50а второго цилиндрического участка 48а может иметь внутренний диаметр или длину L3a (фиг.1 и фиг.6), например, измеренную в направлении, в общем параллельном первой продольной оси А1 корпуса 12. Как показано в варианте выполнения на фиг.1, внутренний диаметр L3 поперечного сечения 50а второго цилиндрического участка 48а может быть меньше, чем внутренний диаметр D4a поперечного сечения 46а первого цилиндрического участка 44а. Внутренний диаметр L3 может иметь среднюю точку С3а, разделяющую внутренний диаметр L3a пополам.

Как показано на фиг.6, средняя точка С4а внутреннего диаметра D4a поперечного сечения 46а может быть смещена относительно средней точки С3а внутреннего диаметра L3a поперечного сечения 50а на величину смещения Za (измеренную, например, в направлении, в общем параллельном первой продольной оси А1 корпуса 12). В одном воплощении величина смещения Za может быть равной или большей, чем 5 процентов от величины внутреннего диаметра D4a. В другом варианте выполнения величина смещения Za может быть больше, например, равной или большей, чем приблизительно 20 процентов от внутреннего диаметра D4a. В одном примере внутренний диаметр D4a может составлять приблизительно 120 мм, внутренний диаметр L3a может быть равным приблизительно 75 мм, а величина смещения может составлять приблизительно 24 мм. В этом примере величина смещения Za составляет приблизительно 20 процентов от внутреннего диаметра D4a.

Поперечное сечение 50а второго цилиндрического участка 48а может иметь ширину W3a (фиг.4), измеренную, например, в направлении, обычно перпендикулярном внутреннему диаметру L3. Внутренняя ширина W3a поперечного сечения 50а может быть больше, чем внутренний диаметр L3 поперечного сечения 50а, так что поперечное сечение 50а имеет удлиненную форму. Внутренняя ширина W3a поперечного сечения 50а может быть также больше, чем внутренний диаметр D4 поперечного сечения 46а первого трубчатого участка 44а. В одном воплощении внутренняя ширина W3a поперечного сечения 50а может быть равной или большей, чем 50 процентов от внутреннего диаметра D1 цилиндрической стенки 36а корпуса 12. Например, внутренняя ширина W3a поперечного сечения 50а может быть равной или большей, чем 60 процентов от внутреннего диаметра D1 цилиндрической стенки 36а корпуса 12. В другом воплощении внутренняя ширина W3a поперечного сечения 50а может быть равной или большей, чем 70 процентов от внутреннего диаметра D1 цилиндрической стенки 36а корпуса 12. В одном примере внутренняя ширина W3a может быть приблизительно равной 175 мм, в то время как внутренний диаметр D1 цилиндрической стенки 36а корпуса 12 может составлять приблизительно 245 мм, так что внутренняя ширина W3a поперечного сечения 50а может составлять приблизительно 71 процент от внутреннего диаметра D1 цилиндрической стенки 36а корпуса 12. Согласно еще одному воплощению внутренняя ширина W3a поперечного сечения 50а может быть равной или большей, чем 80 процентов от внутреннего диаметра D1 цилиндрической стенки 36а корпуса 12.

Площадь поперечного сечения 50а второго цилиндрического участка 48а может быть больше, чем площадь поперечного сечения 46а первого цилиндрического участка 44а. Отношение AR площадей поперечного сечения может быть определено как площадь поперечного сечения 50а, разделенная на площадь поперечного сечения 46а. В одном варианте выполнения отношение AR площадей поперечного сечения может быть равным или большим, чем приблизительно 1,1. В другом варианте выполнения отношение AR площадей поперечного сечения может быть равным или большим, чем приблизительно 1,2. Еще в одном воплощении отношение AR площадей поперечного сечения может быть равным или большим, чем приблизительно 1,5. Еще в одном воплощении отношение AR площадей поперечного сечения может находиться в интервале от приблизительно 1,6 до 1,8, например, может составлять приблизительно 1,7. Регулирование отношения AR площадей поперечного сечения способствует регулированию противодавления в двигателе, а также скорости выхлопных газов, поступающих в корпус 12. Выбор отношения AR площадей поперечного сечения способствует также регулированию распределения потока внутри корпуса 12 и потока, направляемого к элементу 16 для обработки газов.

Как показано на фиг.1, в одном варианте выполнения размеры, особенности расположения, элементы конструкции и конфигурации выпускного патрубка 20с (например, А2с, С4с, D4c, L3c, W3c, Zc, 40с, 44с, 46с, 48с и 50с и др.) могут быть по существу одинаковыми с соответствующими параметрами рассмотренного выше впускного патрубка 20а. На фиг.1 представлен вариант выполнения, в котором выпускной патрубок 20с повернут на 180 градусов относительно впускного патрубка 20а и прикреплен к выпускному отверстию 32с по существу таким же образом, как впускной патрубок 20а расположен относительно впускного отверстия 32 и присоединен к нему. Конечно, альтернативные выполнения могут иметь различные размеры, расположения и конфигурации (патрубков).

Выпускной патрубок 20с может быть сконфигурирован и расположен для сообщения выхлопных газов с выпускным отверстием 32с корпуса 12. Выпускной патрубок 20с может быть жестко соединен по текучей среде с выпускным отверстием 32с, например, посредством сварного соединения патрубка 20с и цилиндрической стенки 36с вокруг периметра выпускного отверстия 32с. Согласно фиг.1 выпускной патрубок 20с соединен с цилиндрической стенкой 36с в непосредственной близости от отверстия 30с и сконфигурирован и расположен, вообще, поперек продольной оси А1 цилиндрической стенки 36с так, что путь 40с движения потока выхлопных газов через выпускное отверстие 32с проходит, вообще, поперек направления продольной оси А1 корпуса 12 и цилиндрической стенки 36с.

Выпускной патрубок 20с может, вообще, образовать продольную ось А2с и может сформировать путь 40с движения потока, проходящий, в общем, вдоль продольной оси А2с. Продольная ось А2с может проходить, вообще, поперек первому продольному пути 24 движения потока, например, так, что выхлопные газы, проходящие из корпуса 12 в выпускной патрубок 20с, существенным образом изменяют направление и протекают обычно вдоль пути 40с движения потока.

Выпускной патрубок 20с может включать первый и второй цилиндрические участки 44с, 48с, расположенные, в основном, вдоль продольной оси А2с выпускного патрубка 20с. Первый цилиндрический участок 44с может иметь вообще круговое поперечное сечение 46с с внутренним диаметром D4c (измеренным в направлении, обычно параллельном первой продольной оси А1 корпуса 12) и соответствующей площадью поперечного сечения, через которую могут проходить выхлопные газы. Внутренний диаметр D4c может иметь среднюю точку С4 с, разделяющую внутренний диаметр D4c пополам.

Второй цилиндрический участок 48с может быть расположен в непосредственной близости от впускного отверстия 32с корпуса 12 и может иметь, вообще, удлиненное поперечное сечение 50с в непосредственной близости от впускного отверстия 32с.

Поперечное сечение 50с второго цилиндрического участка 48с может иметь внутренний диаметр или длину L3c, например, измеренную в направлении, в общем, параллельном первой продольной оси А1 корпуса 12. Как показано в воплощении на фиг.1, внутренний диаметр L3c поперечного сечения 50с второго цилиндрического участка 48с может быть меньше, чем внутренний диаметр D4c поперечного сечения 46с первого цилиндрического участка 44с. Внутренний диаметр L3c может иметь среднюю точку С3с, разделяющую внутренний диаметр L3c пополам.

Средняя точка С4с внутреннего диаметра D4c поперечного сечения 46 с может быть смещена относительно средней точки С3с внутреннего диаметра L3c поперечного сечения 50 с на величину смещения Zc, измеренную, например, в направлении, в общем, параллельном первой продольной оси А1 корпуса 12. В одном предпочтительном варианте выполнения внутренний диаметр D4c может составлять приблизительно 120 мм, внутренний диаметр L3c может быть равным приблизительно 75 мм, а величина смещения может составлять приблизительно 24 мм.

Поперечное сечение 50с второго цилиндрического участка 48с может иметь ширину W3c, измеренную, например, в направлении, в общем, перпендикулярном внутреннему диаметру L3c. Внутренняя ширина W3c поперечного сечения 50с может быть больше, чем внутренний диаметр L3 поперечного сечения 50с так, что поперечное сечение 50с имеет удлиненную конфигурацию. Внутренняя ширина W3c поперечного сечения 50с может быть также больше, чем внутренний диаметр D4c поперечного сечения 46с первого цилиндрического участка 44с. Внутренняя ширина W3c поперечного сечения 50с может быть равной или больше, чем 50 процентов от внутреннего диаметра D3 цилиндрической стенки 36с корпуса 12. Например, внутренняя ширина W3c поперечного сечения 50с может быть равной или больше, чем 60 процентов от внутреннего диаметра D3 цилиндрической стенки 36с корпуса 12. Внутренняя ширина W3c поперечного сечения 50с, предпочтительно, может быть равной или больше, чем 70 процентов от внутреннего диаметра D3 цилиндрической стенки 36с корпуса 12. В одном варианте выполнения внутренняя ширина W3c может быть приблизительно равной 175 мм, в то время как внутренний диаметр D3 цилиндрической стенки 36с корпуса 12 может составлять приблизительно 245 мм, так что внутренняя ширина W3c поперечного сечения 50с может быть приблизительно равной 71 проценту от внутреннего диаметра D3 от цилиндрической стенки 36а корпуса 12. Согласно другому предпочтительному варианту выполнения внутренняя ширина W3c поперечного сечения 50с может быть равной или большей, чем 80 процентов от внутреннего диаметра D3 цилиндрической стенки 36с корпуса 12.

Площадь поперечного сечения 50с второго цилиндрического участка 48с может быть больше, чем площадь поперечного сечения 46 с первого цилиндрического участка 44с. Отношение AR площадей поперечного сечения может быть определено как площадь поперечного сечения 50с, разделенная на площадь поперечного сечения 46с. В одном варианте выполнения отношение AR площадей поперечного сечения может быть равным или большим, чем приблизительно 1,1. В другом предпочтительном варианте выполнения отношение AR площадей поперечного сечения может быть равным или большим, чем приблизительно 1,2. Еще в одном предпочтительном варианте выполнения отношение AR площадей поперечного сечения может быть равным или большим, чем приблизительно 1,5. Отношение AR площадей поперечного сечения может находиться, предпочтительно, в интервале от приблизительно 1,6 до 1,8, например, может составлять приблизительно 1,7. Изменение отношения AR площадей поперечного сечения способствует регулированию противодавления в двигателе, а также скорости выхлопных газов, проходящих внутрь корпуса 12. Изменение отношения AR площадей поперечного сечения способствует также регулированию распределения потока внутри корпуса 12.

В одном варианте выполнения средние точки С4а, С4 с поперечных сечений 46а, 46с могут быть разделены первым расстоянием D7a между ними, измеренным в направлении, как правило, параллельном первой продольной оси А1 корпуса 12. Средние точки L3a, L3a поперечных сечений 50а, 50с могут быть разделены первым расстоянием D9a между ними, измеренным в направлении, в общем, параллельном первой продольной оси А1 корпуса 12.

Как показано на фиг.1 и фиг.7-9, за счет изменения пространственного расположения впускного и выпускного патрубков 20а, 20с, например, путем избирательной ориентации (например, путем поворота) каждого или обоих патрубков в процессе монтажа, расстояниями D7, D9 можно варьировать по желанию, например, с тем чтобы соответствовать отличающимся друг от друга желательным конструкциям и точкам соединения патрубков с выхлопной системой. Например, на фиг.1 впускной патрубок 20а и выпускной патрубок 20с располагаются на минимальном разделяющем расстоянии D7a друг от друга. Поэтому представленная на фиг.1 конфигурация может быть использована в том случае, если корпус 12 предполагается соединить с выхлопной системой двигателя с обеспечением минимального расстояния D7a между соединениями с выхлопным трубопроводом (например, между соединением средства подачи выхлопных газов двигателя с впускным патрубком 20а и соединением выпускного патрубка 20с с выхлопным трубопроводом, служащим для транспортирования выхлопных газов, выходящих из корпуса 12). На фиг.1 показана, в частности, конструкция, в которой средние точки С4а, С4с внутренних диаметров D4a, D4c разделены первым расстоянием D7a, измеренным в направлении, в общем, параллельном продольной оси А1 корпуса 12, а средние точки С3а, С3с внутренних диаметров L3a, L3c разделены вторым расстоянием D9a, измеренным в направлении, в общем, параллельном продольной оси А1 корпуса 12, причем второе расстояние D9a больше, чем первое расстояние D7a.

С другой стороны, фиг.9 демонстрирует впускной патрубок 20а и выпускной патрубок 20 с, оба повернутые на 180 градусов (по сравнению с конфигурацией, иллюстрируемой на фиг.1) для достижения максимального расстояния D7d между соединениями с выхлопным трубопроводом и в то же время сохранения одинакового расстояния D9a и D9c на фиг.1 и фиг.9. В частности, фиг.9 иллюстрирует конструкцию, в которой средние точки С4а, С4 с внутренних диаметров D4a, D4c разделены первым расстоянием D7d, измеренным в направлении, в общем, параллельном продольной оси А1 корпуса 12, а средние точки С3а, С3с внутренних диаметров L3a, L3c разделены вторым расстоянием D9a, измеренным в направлении, в общем, параллельном продольной оси А1 корпуса 12, причем второе расстояние D9d больше, чем первое расстояние D7d.

Кроме того, на фиг.7 и фиг.8 представлены альтернативные конструкции с одинаковым расстоянием D7b и D7c, допускающие в то же время смещение корпуса в направлении вправо (при переходе от фиг.7 к фиг.8). На фиг.7 и фиг.8 расстояния D7a, D7c по существу равны расстояниям D9b, D9c соответственно.

В соответствии с фиг.1 впускной патрубок 20а может иметь по существу такие же величины D4a, L3a внутренних диаметров, что и величины D4c, L3c внутренних диаметров выпускного патрубка 20с. Поэтому в одном варианте выполнения для создания впускного патрубка 20а и выпускного патрубка 20с может быть использована одинаковая деталь. За счет возможности изменения угловых положений таких деталей 20а, 20с во время сборки отличающиеся друг от друга требования к соединениям или требования к положению корпуса могут быть удовлетворены при меньшем числе конфигураций корпуса 12, например, для соответствия различным технологическим требованиям OEM в отношении грузовых автомобилей или транспортных средств, таким как желательные расстояния между точками врезания (соединений) впускного патрубка 20а и выпускного патрубка для присоединения устройства 10 для очистки выхлопных газов к системе выхлопа двигателя.

С помощью, по меньшей мере, некоторых из описанных выше конструкций и вариантов выполнения (например, согласно фиг.1), использующих впускной патрубок 20а, сформованный так, что он имеет меньший внутренний диаметр L3a (подсоединенный к корпусу 12 в месте расположения впускного отверстия 32а), чем внутренний диаметр D4a (присоединенный, в предпочтительном варианте выполнения, к выхлопному трубопроводу двигателя), осевая длина корпуса 12 (измеренная, например, вдоль продольной оси А1) может быть минимизирована. В то же время такая конструкция позволяет разместить относительно большой выхлопной трубопровод (не показан), например выхлопной трубопровод, имеющий в точке соединения такой же диаметр, что и внутренний диаметр D4a впускного патрубка 20а. Подобная минимизация осевой длины может быть облегчена за счет использования выпускного патрубка 20 с, такого, например, как патрубок, описанный выше со ссылкой на фиг.1.

Кроме того, ожидается, что в одном варианте выполнения за счет использования впускного патрубка 20а с относительно широким отверстием (например, отверстием размером W3a, показанным на фиг.4, широким по сравнении с размером D4a на фиг.5) для транспортирования выхлопных газов во впускной патрубок 32а корпуса 12 распределение выхлопных газов, направляемых к элементу 16 для очистки выхлопных газов, может быть более эффективным, поскольку выхлопные газы могут образовать относительно широкий путь движения потока из впускного патрубка 20а в корпус 12 по сравнению с впускным патрубком 20а, имеющим более узкое отверстие для прохождения выхлопных газов во впускное отверстие 32а. Таким образом, выхлопные газы, направляемые в корпус 12 из впускного патрубка 20а, могут быть более равномерно распределены по передней поверхности элемента 16 для очистки выхлопных газов, размещенного внутри корпуса 12, так как впускной патрубок 20а (и впускное отверстие 32а) способствуют расширению пути движения потока, поступающего в корпус 12. Помимо того, с помощью такой конструкции может быть достигнуто положительное воздействие на скорость потока выхлопных газов.

Кроме того, ожидается, что в одном варианте выполнения за счет увеличения площади поперечного сечения впускного патрубка 20а от первой площади поперечного сечения в первом сечении 46а до большей площади поперечного сечения (например, с большей шириной) может быть уменьшено противодавление в выхлопной трубе двигателя (например, ниже по потоку от камеры сгорания двигателя) по сравнению со случаем использования впускного патрубка, имеющего относительно постоянную или уменьшающуюся площадь поперечного сечения при движении потока от первого поперечного сечения ко второму поперечному сечению и во впускное отверстие корпуса. Помимо того, отмеченные преимущества в части противодавления ожидаются также за счет использования выпускного патрубка 20с с отличающимися первым и вторым поперечными сечениями 48с, 46с, такого, как описан выше, например, со ссылкой на фиг.1.

В соответствии с вышеизложенным следует учесть, что в данном описании в иллюстративных целях были раскрыты конкретные варианты выполнения, однако могут быть осуществлены различные модификации или изменения без выхода за пределы сущности или объема совокупности существенных признаков изобретения, изложенных в пунктах формулы. Другие варианты выполнения будут очевидными для специалистов в данной области техники из рассмотрения описания и чертежей и практического осуществления описанных здесь конструктивных выполнений. Предполагается, что настоящее описание и приведенные варианты выполнения следует рассматривать лишь как иллюстративные, при этом истинные сущность и объем изобретения раскрывают нижеследующие пункты формулы и их эквиваленты.

1. Устройство для очистки выхлопных газов двигателя, содержащее корпус, имеющий впускное отверстие и выпускное отверстие и образующий продольный путь движения потока между указанными впускным отверстием и выпускным отверстием; элемент для обработки текучей среды, установленный в корпусе на продольном пути движения потока и предназначенный для очистки выхлопных газов; патрубок, сообщающийся по текучей среде, по меньшей мере, с одним из указанных отверстий корпуса и имеющий первый и второй цилиндрический участки, при этом первый участок имеет первое поперечное сечение с внутренним диаметром, а второй участок имеет, в основном, удлиненное второе поперечное сечение с внутренней шириной и внутренней длиной; при этом внутренняя длина второго поперечного сечения патрубка меньше, чем внутренний диаметр первого поперечного сечения патрубка, а внутренняя ширина второго поперечного сечения патрубка больше, чем внутренний диаметр первого поперечного сечения патрубка.

2. Устройство по п.1, в котором первое поперечное сечение является, в основном, круговым.

3. Устройство по п.1, в котором первое поперечное сечение первого участка патрубка имеет первую площадь поперечного сечения, а второе поперечное сечение второго участка патрубка имеет вторую площадь поперечного сечения, которая больше, чем первая площадь поперечного сечения.

4. Устройство по п.3, в котором отношение площадей поперечного сечения определяется как результат деления величины второй площади поперечного сечения на величину первой площади поперечного сечения, причем указанное отношение площадей поперечного сечения больше или равно, в основном, 1,1.

5. Устройство по п.4, в котором отношение площадей поперечного сечения больше или равно, в основном, 1,2.

6. Устройство по п.4, в котором отношение площадей поперечного сечения больше или равно, в основном, 1,5.

7. Устройство по п.4, в котором отношение площадей поперечного сечения находится в интервале от, в основном, 1,6 до, в основном, 1,8.

8. Устройство по п.3, в котором патрубок выполнен в виде впускного патрубка, сообщающегося по текучей середе с впускным отверстием корпуса, причем выпускной патрубок сообщается по текучей среде с выпускным отверстием корпуса и имеет третий и четвертый цилиндрический участки, при этом третий участок выпускного патрубка имеет третье поперечное сечение с внутренним диаметром, четвертый участок выпускного патрубка имеет, в основном, удлиненное четвертое поперечное сечение с внутренней шириной и внутренней длиной, при этом внутренняя ширина четвертого поперечного сечения выпускного патрубка значительно превышает внутренний диаметр третьего поперечного сечения выпускного патрубка.

9. Устройство по п.1, в котором путь движения потока, в котором расположен элемент для очистки выхлопных газов, образован, по меньшей мере, частично, цилиндрической стенкой корпуса, причем указанная цилиндрическая стенка имеет внутренний диаметр, проходящий поперек пути движения потока, а ширина второго поперечного сечения патрубка больше или равна, в основном, 50% от величины внутреннего диаметра цилиндрической стенки корпуса.

10. Устройство по п.9, в котором ширина второго поперечного сечения патрубка равна или больше, чем, в основном, 70% от величины внутреннего диаметра цилиндрической стенки корпуса.

11. Устройство по п.1, в котором патрубок выполнен в виде впускного патрубка, сообщающегося по текучей среде с впускным отверстием корпуса.

12. Устройство по п.11, в котором выпускной патрубок сообщается по текучей среде с выпускным отверстием и имеет первый и второй цилиндрические участки, причем первый участок выпускного патрубка имеет первое поперечное сечение с некоторым внутренним диаметром, а второй цилиндрический участок выпускного патрубка имеет, в основном, удлиненное поперечное сечение с некоторыми внутренней шириной и внутренней длиной, причем внутренняя ширина второго поперечного сечения выпускного патрубка значительно больше, чем внутренний диаметр первого поперечного сечения выпускного патрубка.

13. Устройство по п.12, в котором первое поперечное сечение выпускного патрубка выполнено, в основном, круговым.

14. Устройство по п.12, в котором первое поперечное сечение первого участка выпускного патрубка имеет первую площадь выпускного поперечного сечения, а второе поперечное сечение второго участка выпускного патрубка имеет вторую площадь выпускного поперечного сечения, которая больше,