V型箍带辐射热屏蔽罩的制作方法

本申请要求2016年12月20日提交的并且标题为“v-bandradiationheatshield(v型箍带辐射热屏蔽罩)”的美国临时专利申请第62/436,864号的优先权和权益，该临时专利申请的全部公开内容通过引用并入本文。

本申请总体上涉及用于内燃发动机(internalcombustionengines)的后处理系统(aftertreatmentsystems)的领域。

背景

对于内燃发动机，例如，柴油发动机，氮氧化物(nox)化合物可能在排气中被排放。为了减少nox排放，可实施选择性催化还原(scr)方法，以借助于催化剂和还原剂将nox化合物转化成更中性的化合物，例如双原子氮、水或二氧化碳。催化剂可以被包括在排气系统的催化剂室中，例如交通工具或动力产生单元的排气系统的催化剂室。还原剂，例如，无水氨或尿素，一般在被引入催化剂室之前被引入到排气流中。为了将还原剂引入到scr过程的排气流中，scr系统可以通过配给器(doser)配给或以其他方式引入还原剂，该配给器将还原剂蒸发或喷射到催化剂室上游的排气系统的排气管中。scr系统可以包括一个或更多个传感器以监控在排气系统内的状况。

概述

本文描述的实施方式涉及后处理系统，该后处理系统包括用于减少和/或重新定向从后处理系统散发的辐射热传递的辐射屏蔽罩(radiationshield)。

一种实施方式涉及一种后处理系统，该后处理系统包括第一壳体、第二壳体、第一后处理部件和辐射屏蔽罩。第一壳体具有第一上游端和第一下游端，并界定第一内部容积。第二壳体具有第二上游端和第二下游端，并界定第二内部容积。第二上游端联接到第一壳体的第一下游端，以将第一内部容积流体联接到第二内部容积。第一后处理部件定位于第一壳体的第一内部容积或第二壳体的第二内部容积中的一个内。辐射屏蔽罩包括附接部分和热屏障部分。附接部分联接到第一壳体的外部或第二壳体的外部中的至少一个，并且热屏障部分在不同于辐射热能(radiativethermalenergy)的源方向的第二方向上转移辐射热能。

在一些实施方式中，当附接部分联接到第一壳体的外部或第二壳体的外部中的至少一个时，热屏障部分包括与附接部分相对的开口端。第二壳体的第二上游端可以通过v型箍带夹(v-bandclamp)联接到第一壳体的第一下游端。在一些情况下，辐射热能通过v型箍带夹发散。在一些实施方式中，第一壳体和第二壳体在第二壳体的第二上游端联接到第一壳体的第一下游端的位置处不隔热。后处理系统还可以包括安装到第一壳体和第二壳体中的至少一个的传感器组件，并且被转移的辐射热能的第二方向远离传感器组件。当附接部分联接到第一壳体的外部或第二壳体的外部中的至少一个时，热屏障部分可以包括与附接部分相对的开口端，并且开口端远离传感器组件敞开。在一些实施方式中，热屏障部分偏离第一壳体的外部或第二壳体的外部中的至少一个，以形成空气间隙隔热容积(airgapinsulationvolume)。在一些情况下，第一壳体、第二壳体、第一后处理部件和辐射屏蔽罩是单模块后处理系统的一部分。在一些情况下，第一后处理部件定位于第一壳体的第一内部容积内，并且辐射屏蔽罩的附接部分联接到第一壳体的外部。

另一种实施方式涉及一种设备，该设备包括具有壳体和辐射屏蔽罩的后处理系统。辐射屏蔽罩具有附接部分和热屏障部分。附接部分联接到壳体的外部。热屏障部分在不同于辐射热能的源方向的第二方向上转移辐射热能。

在一些实施方式中，后处理系统包括定位于壳体内部容积内的后处理部件。当附接部分联接到壳体时，热屏障部分可以包括与附接部分相对的开口端。后处理系统可以包括附接部件，该附接部件发散辐射热能的至少一部分。附接部件可以是v型箍带夹。该设备还可以包括安装到壳体的传感器组件，并且被转移的辐射热能的第二方向远离传感器组件。热屏障部分可以偏离壳体以形成空气间隙隔热容积。

在又一实施方式中，后处理系统可以包括第一壳体、第二壳体、第一后处理部件和辐射屏蔽罩，第二壳体通过附接部件联接到第一壳体，第一后处理部件定位于第一壳体或第二壳体中的一个内。辐射屏蔽罩具有附接部分和热屏障部分。附接部分联接到第一壳体的外部或第二壳体的外部中的至少一个。热屏障部分在不同于辐射热能的源方向的第二方向上转移辐射热能。

在一些实施方式中，当附接部分联接到第一壳体的外部或第二壳体的外部中的至少一个时，热屏障部分可以包括与附接部分相对的开口端。第一壳体、第二壳体、第一后处理部件和辐射屏蔽罩可以是单模块后处理系统的一部分。

简要描述

在附图和下面的描述中阐述了一个或更多个实施方式的细节。从描述、附图和权利要求，本公开的其他特征、方面和优点将变得明显，其中：

图1是用于排气系统的具有示例性还原剂输送系统的示例性选择性催化还原系统的方框示意图；

图2是后处理系统的实施方式的侧视图，该后处理系统具有用v型箍带夹联接在一起的若干壳体；

图3是壳体的一部分的透视图，该壳体在上游端和下游端处具有联接到壳体上的两个辐射屏蔽罩；

图4是局部侧视横截面图。

应认识到，一些图或所有图是用于说明的目的的示意性表示。提供附图是为了说明一个或更多个实施方式，并明确理解附图不应用于限制权利要求的范围或含义。

详细描述

接着下面是涉及用于后处理系统的辐射屏蔽罩的方法、设备和系统的各种构思以及用于后处理系统的辐射屏蔽罩的方法、设备和系统的实施方式的更详细描述。上文介绍的并且在下文更详细地讨论的各种构思可以以多种方式中的任一种方式来实施，因为所描述的构思不限于实施的任何具体的方式。主要为了说明性目的来提供特定的实施方式和应用的示例。

i.综述

后处理系统可以包括辐射屏蔽罩，辐射屏蔽罩用于减少和/或重新定向从后处理系统散发的辐射热传递。在某些实施方式中，后处理系统包括一个或更多个传感器组件，该一个或更多个传感器组件包括用于一个或更多个传感器的部件，例如控制电路、通信电路、传感器本身等。传感器组件可以安装到后处理系统的壳体的外部。例如，传感器台可以通过附接构件(例如，螺栓、螺钉、夹具、夹子等)安装到后处理系统的壳体，用于安装一个或更多个传感器组件。在其他实施方式中，传感器组件可以直接联接到壳体。在一些情况下，壳体在壳体内部和/或外部可以包括隔热材料，以减少从在后处理系统内移动的热排气到传感器台和/或传感器组件的热传递。

在一些实施方式中，后处理系统可以包括联接到第一壳体的第二壳体。在这样的实施方式中，诸如v型箍带夹的附接部件可以用于将第一壳体物理地和流体地联接到第二壳体。第一壳体、第二壳体和附接部件可以在第二壳体的上游端联接到第一壳体的下游端的不隔热的位置。因此，附接部件可能暴露于来自后处理系统内的排气的增加的热传递。对附接部件的增加的热量可以通过辐射热传递、对流热传递和/或传导热传递导致对附接部件附近的部件(例如，传感器组件和/或传感器台)的额外热传递。这种增加的热传递可以将传感器组件的温度升高到超过工作温度和/或以其他方式不利地影响传感器组件的工作。因此，减少辐射热传递、对流热传递和/或传导热传递可能有助于使传感器组件保持在工作或优选的温度范围内。

然而，在一些实施方式中，附接部件，例如v型箍带夹，可以被配置成允许后处理部件和/或其中的部件的维修，例如更换定位于第一壳体和/或第二壳体内的催化剂和/或过滤器。因此，辐射屏蔽罩可以联接到第一壳体或第二壳体中的一个，以通过吸收和/或重新定向辐射热能远离传感器组件来减少传递到传感器组件的辐射热传递。在一些实施方式中，辐射屏蔽罩还可以偏离壳体和/或附接构件，以提供空气间隙来减少对流热传递。辐射屏蔽罩包括附接部分和热屏障部分。附接部分将辐射屏蔽罩联接到第一壳体的外部或第二壳体的外部中的一个。热屏障部分在不同于辐射热能的源方向的方向上转移辐射热能，例如远离后处理系统的传感器组件。

ii.后处理系统的概述

图1描绘了用于排气系统190的具有示例性还原剂输送系统110的后处理系统100。后处理系统100包括颗粒过滤器，例如柴油机颗粒过滤器(dpf)102、还原剂输送系统110、分解室或反应器管104、scr催化器106以及传感器150。

dpf102配置成从在排气系统190中流动的排气移除颗粒物质，例如烟灰。dpf102包括入口和出口，排气在入口处被接纳，在使颗粒物质大体上从排气被过滤和/或将颗粒物质转换成二氧化碳之后排气在出口处离开。

分解室104配置成将还原剂(例如，尿素或柴油机排气流体(def))转换成氨。分解室104包括具有配给器112的还原剂输送系统110，该配给器112配置成将还原剂配给到分解室104中。在一些实施方式中，还原剂在scr催化器106的上游被注入。还原剂液滴然后经历蒸发、热解和水解的过程以在排气系统190内形成气态氨。分解室104包含入口和出口，入口与dpf102流体连通以接收含有nox排放物的排气，出口用于排气、nox排放物、氨和/或剩余的还原剂流动至scr催化器106。

分解室104包括配给器112，配给器112安装到分解室104，使得配给器112可以将还原剂配给到在排气系统190中流动的排气中。配给器112可以包括隔离件114，隔离件114置于配给器112的一部分和分解室104的安装配给器112的部分之间。配给器112流体联接到一个或更多个还原剂源116。在一些实施方式中，泵118可用于对来自还原剂源116的还原剂加压以便输送到配给器112。

配给器112和泵118还电气地或通信地联接到控制器120。控制器120配置成控制配给器112以将还原剂配给到分解室104中。控制器120还可以配置成控制泵118。控制器120可以包括微处理器、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)等或其组合。控制器120可以包括存储器，存储器可以包括但不限于能够提供具有程序指令的处理器、asic、fpga等的电子的、光学的、磁性的或任何其他存储或传输设备。存储器可包括存储器芯片、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、可擦除可编程只读存储器(eprom)、闪存或任何其他适当的存储器，控制器120可从存储器读取指令。指令可以包括来自任何适当的编程语言的代码。

scr催化器106配置成通过催化氨和排气中的nox之间的nox还原过程使有助于nox排放物还原成双原子氮、水和/或二氧化碳。scr催化器106包括与分解室104流体连通的入口(排气和还原剂从该入口被接收)和与排气系统190的端部流体连通的出口。

排气系统190还可包括与排气系统190(例如，scr催化器106的下游或dpf102的上游)流体连通的氧化催化器，例如，柴油氧化催化器(doc)，以氧化在排气中的碳氢化合物和一氧化碳。

在一些实施方式中，dpf102可以定位于分解室或反应器管104的下游。例如，dpf102和scr催化器106可以组合成单一的单元，例如带有scr涂层的dpf(sdpf)。在一些实施方式中，配给器112可以替代地定位在涡轮增压器的下游或涡轮增压器的上游。

传感器150可以联接到排气系统190以检测流动通过排气系统190的排气的状况。在一些实施方式中，传感器150的一部分可以布置在排气系统190内，例如传感器150的尖端可以延伸到排气系统190的一部分中。在其他实施方式中，传感器150可以接收通过另一导管的排气，例如从排气系统190延伸的样品管。虽然传感器150被描绘为定位于scr催化器106的下游，但是应理解，传感器150可以定位于排气系统190的任何其他位置处，包括在dpf102的上游、在dpf102内、在dpf102和分解室104之间、在分解室104内、在分解室104和scr催化器106之间、在scr催化器106内或在scr催化器106的下游。此外，两个或更多个传感器150可以用于检测排气的状况，例如两个、三个、四个、五个或六个(或更多个)传感器150，其中每个传感器150位于排气系统190的前述位置中的一个位置处。

iii.用于后处理系统的示例性辐射屏蔽罩

后处理系统会由于在后处理系统中流动的排气的温度而经受高热。后处理系统200可以包括传感器组件250和/或其上安装有传感器组件的传感器台，如图2所示，传感器组件250和/或传感器台联接到后处理系统200的壳体202的外部。在一些实施方式中，后处理系统200可以是单模块后处理系统。传感器组件250可以包括一个或更多个传感器252，例如压差/差压(dp)传感器、排气温度传感器、氮氧化物(nox)传感器和/或颗粒物质(pm)传感器。传感器部件的故障，例如由于超过工作或优选的温度范围，可能会导致系统性能下降以及维修和修复的预期停机时间。如图2所示，热量可以从附接部件204或后处理系统200的未隔热的其他位置散发。附接部件204位置处的非隔热区域是系统运行期间的已知热源。这种热量以辐射的形式传递到周围的部件和空间。

为了保护后处理系统200上的传感器部件避免由于过度的热传递而导致的故障，可以在后处理系统200发散辐射热能的位置(例如，非隔热接头)处设置辐射屏蔽罩300，例如图3所示的辐射屏蔽罩300。辐射屏蔽罩300可以是从外部固定到后处理系统200的拱形或弯曲部件。如图3所示，辐射屏蔽罩300可以通过螺栓和焊接螺母联接到后处理系统200的壳体204的外部。在其他实施方式中，辐射屏蔽罩300可以与壳体202和/或壳体202的热屏蔽罩(heatshield)一体地形成。在一些其他实施方式中，辐射屏蔽罩300可以焊接到壳体202和/或壳体202的热屏蔽罩。辐射屏蔽罩300可以是冲压的金属片部件或者可以由吸热材料形成。在一些实施方式中，辐射屏蔽罩300可以包括红外线反射涂层。

如图3所示，辐射屏蔽罩300包括附接部分310和热屏障部分320，附接部分310用于联接到壳体202和/或壳体202的热屏蔽罩。当附接部分310联接到壳体202的外部时，热屏障部分320包括与附接部分310相对的张开的开口几何形状或开口端322。如图4所示，辐射屏蔽罩300的张开的开口几何形状322使从非隔热接头(例如，v型箍带夹)处的附接部件204发散的辐射热能重新定向，远离传感器并向外消散。此外，如图5所示，热屏障部分320偏离壳体202的外部，以形成空气间隙隔热容积。空气间隙隔热容积提供对流热屏障，以进一步减少到传感器组件250的热传递。这种辐射屏蔽罩300保持后处理系统200内的部件(例如催化器或过滤器)的可维护性，同时战略性地允许来自后处理系统200的热能被重新定向到大气中以消散。

因为热能遵循最小阻力的路径，如果实施了完整的热屏蔽罩或外罩(wrap)，那么其他未隔热部件，例如配给器，可能是下一个阻力最小的路径，并且将热能传递给那些其他未隔热部件。因此，当前描述的辐射屏蔽罩300被配置为允许热能以最小阻力路径到达消散区域，同时防护传感器252，并且不将热能传递到其他未隔热部件。辐射屏蔽罩300安装到壳体202和/或子组件热屏蔽罩，并且具有几何形状且被定向，使得辐射屏蔽罩300向传感器组件250提供空气间隙和物理热屏障。此外，本文所述的辐射屏蔽罩300允许容纳在后处理系统200内的后处理部件(例如，过滤器、催化器、紧凑型混合器等)容易维护。

实施本文描述的辐射屏蔽罩300的后处理系统200包括第一壳体202a、第二壳体202b和辐射屏蔽罩300。后处理系统200还可以包括第一后处理部件。第一壳体202a具有第一上游端和第一下游端，并界定第一内部容积。第二壳体202b具有第二上游端和第二下游端，并界定第二内部容积。第二上游端联接到第一壳体202a的第一下游端，以将第一内部容积流体联接到第二内部容积。辐射屏蔽罩300包括附接部分310和热屏障部分320。附接部分310联接到第一壳体202a的外部或第二壳体202b的外部中的至少一个。热屏障部分320在不同于辐射热能的源方向的第二方向上转移辐射热能。在一些情况下，第一后处理部件定位于第一壳体202a的第一内部容积或第二壳体202b的第二内部容积中的一个内。第二后处理部件可以定位于第一壳体202a的第一内部容积或第二壳体202b的第二内部容积中的另一个内。

当附接部分310联接到第一壳体的外部或第二壳体的外部中的至少一个时，热屏障部分320可以包括与附接部分310相对的开口端。在一些实施方式中，第二壳体的第二上游端通过v型箍带夹联接到第一壳体的第一下游端。辐射热能可以通过v型箍带夹发散。在一些情况下，第一壳体202a和第二壳体202b在第二壳体202b的第二上游端联接到第一壳体202a的第一下游端的位置处不隔热。后处理系统200还可以包括安装到第一壳体202a和第二壳体202b中的至少一个上的传感器组件250，并且用于转移的辐射热能的第二方向远离传感器组件250。当附接部分310联接到第一壳体202a的外部或第二壳体202b的外部中的至少一个时，热屏障部分320可以包括与附接部分310相对的开口端，并且开口端远离传感器组件250敞开。在一些情况下，热屏障部分320偏离第一壳体202a的外部或第二壳体202b的外部中的至少一个，以形成空气间隙隔热容积。在一些情况下，第一壳体202a、第二壳体202b、第一后处理部件和辐射屏蔽罩300是单模块后处理系统的一部分。在一些情况下，第一后处理部件定位于第一壳体202a的第一内部容积内，并且辐射屏蔽罩300的附接部分310联接到第一壳体202a的外部。

在一些实施方式中，后处理系统200可以包括四个壳体202和三个附接部件204。辐射屏蔽罩300可以形成为配合外部热屏蔽罩的轮廓，并且在两个或更多个位置处用螺栓和螺母附接到形成的贮槽(sumps)。这种非侵入式降温解决方案还允许在系统服务事件期间移除。在一些实施方式中，辐射屏蔽罩300可以被进一步修改。例如，可以优化张开边缘的几何形状，以增加热能的消散(例如，通过散热翅片等)。在一些情况下，辐射屏蔽罩300的结构刚性可以通过加强肋来增加。在一些实施方式中，高热阻涂层可以施加到热屏障部分320的内表面。

术语“控制器”包括用于处理数据的所有类型的设备、装置和机器，举例来说包括可编程处理器、计算机、片上系统(或更多个前述项)、编程处理器的一部分或前述项的组合。设备可包括专用逻辑电路，例如fpga或asic。除了硬件以外，设备还可以包括为讨论中的计算机程序创建执行环境的代码，例如构成处理器固件、协议堆栈、数据库管理系统、操作系统、跨平台运行时间环境、虚拟机或它们中的一个或更多个的组合的代码。设备和执行环境可实现各种不同的计算模型基础设施，例如分布式计算和网格计算基础设施。

虽然本说明书包含很多特定的实施方式细节，但是这些不应被解释为对可被要求保护的内容的范围的限制，而是应被解释为对特定的实施方式所特有的特征的描述。在本说明书中在独立的实施方式的上下文中描述的某些特征也可以组合地在单个实施方式中实施。相反，在单个实施方式的上下文中描述的各种特征也可以在多个实施方式中单独地或以任何适当的子组合的方式实施。此外，虽然特征在上面可被描述为以某些组合起作用且甚至最初被这样要求保护，但是来自所要求保护的组合的一个或更多个特征在一些情况下可从该组合删除，并且所要求保护的组合可以涉及子组合或子组合的变形。

如在本文利用的，术语“大体上”和类似的术语旨在具有与本公开的主题所属的领域中的普通技术人员的常见和被接受的使用一致的广泛含义。查阅本公开的本领域的技术人员应理解，这些术语旨在允许对所描述和要求保护的某些特征的描述，而不将这些特征的范围限制到所提供的精确的数值范围。因此，这些术语应被解释为指示所描述和要求保护的主题的非实质性或无关紧要的修改或改变被认为在如所附权利要求中所陈述的本发明的范围内。此外，应注意，权利要求中的限制在术语“手段”不在其中被使用的情况下按照美国专利法不应被解释为构成“手段加功能”的限制。

如在本文使用的术语“联接”及类似术语意指两个部件直接或间接地连结到彼此。这样的连结可以是固定的(例如，永久的)或可移动的(例如，可移除的或可释放的)。通过两个部件或这两个部件和任何额外的中间部件彼此一体地形成为单个整体(singleunitarybody)，或者通过这两个部件或这两个部件和任何额外的中间部件附接到彼此，这样的连结可以实现。

如在本文使用的术语“流体联接(fluidlycoupled)”、“流体连通(influidcommunication)”等意指两个部件或对象具有在这两个部件或对象之间形成的通路，其中流体(例如，水、空气、气态还原剂、气态氨等)可在干扰或不干扰部件或对象的情况下流动。用于实现流体连通的流体联接或构造的示例可以包括管道、通道或用于实现流体从一个部件或对象到另一部件或对象的流动的任何其他适当的部件。

重要的是，注意到在各种示例性实施方式中所示的系统的结构和布置在特性上仅仅是说明性的而不是限制性的。出现在所描述的实施方式的精神和/或范围内的所有变化和修改期望被保护。应理解，一些特征可能不是必要的，且缺少各种特征的实施方式可被设想为在本申请的范围内，该范围由所附权利要求界定。在阅读权利要求时，意图是，当词语例如“一个(a)”、“一个(an)”、“至少一个”或“至少一部分”被使用时，不存在将权利要求限制到仅仅一个项的意图，除非在权利要求中特别相反地规定。当语言“至少一部分”和/或“一部分”被使用时，该项可包括一部分和/或整个项，除非特别相反地规定。