CN106030068B - 用于排气***的集气室 - Google Patents

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Abstract

一种车辆排气***部件组件，其包括第一排气部件和第二排气部件，其中，该第一排气部件限定第一中心轴线，该第二排气部件位于第一排气部件的下游并且限定与第一中心轴线间隔开并大致平行的第二中心轴线。第一排气部件和第二排气部件彼此间隔开一区域。集气室大致定位在该区域内，并且该集气室具有连接至第一排气部件的第一端部和连接至第二排气部件的第二端部。集气室在其沿着从第一端部至第二端部的长度延伸时由非一致的横截面形状限定。集气室上安装有定量给料器并且该定量给料器构造成喷射用以在该集气室内与排气进行混合的还原剂。

Description

用于排气***的集气室
技术领域
本发明涉及利用集气室型分解室的车辆排气***。
背景技术
排气***被广泛地知晓并且与燃烧发动机一起使用。通常，排气***包括将高温排气从发动机输送至其他排气***部件——如，***、谐振器等——的排气管或管道。
大多数排气***包括柴油机颗粒过滤器(DPF)或NOx存储式催化器。这些过滤器或催化器必须定期进行再生，否则它们的流动阻力会过度增大或者它们的效率将降低。再生被称为“烧除”，这是因为在再生期间发生热反应。该反应可以通过可以被直接引入到位于过滤器或催化器的上游的排气***中的燃料或一些其他合适的、可氧化的流体来启动。
在一种利用选择性催化还原(SCR)催化器的已知构型中，排气***包括具有定量给料器的喷射***，该定量给料器例如在SCR催化器的上游喷射诸如尿素和水的溶液之类的还原剂。定量给料器通常安装至将SCR催化器连接至上游排气部件的管。定量给料器通常在进入SCR催化器的入口的紧上游将尿素直接喷射到排气流中。此构型的一个缺点是，还原剂不能在进入SCR催化器之前与排气充分地混合。
发明内容
根据一个示例性实施方式，车辆排气***部件组件包括第一排气部件和第二排气部件，所述第一排气部件限定第一中心轴线，所述第二排气部件位于所述第一排气部件的下游，并且所述第二排气部件限定与所述第一中心轴线间隔开并大致平行的第二中心轴线。所述第一排气部件和所述第二排气部件彼此间隔开一区域。集气室大致定位在所述区域内，并且所述集气室具有连接至所述第一排气部件的第一端部和连接至所述第二排气部件的第二端部。所述集气室在其沿着从所述第一端部至所述第二端部的长度延伸时由非一致的横截面形状限定。定量给料器安装至所述集气室，并且所述定量给料器构造成喷射用以在所述集气室内与排气进行混合的还原剂。
在根据先前实施方式的另一实施方式中，通向所述第一排气部件的入口限定第一流动方向，并且离开所述第二排气部件的出口限定与所述第一流动方向相反的第二流动方向。
在根据先前实施方式中的任一实施方式的另一实施方式中，所述集气室的非一致的横截面形状包括从所述第一端部延伸至所述第二端部的可连续变化的形状。
在根据先前实施方式中的任一实施方式的另一实施方式中，所述集气室构造成产生用于离开所述第一排气部件的排气的第一涡旋方向和用于进入所述第二排气部件的排气的第二涡旋方向，所述第二涡旋方向与所述第一涡旋方向相反。
在根据先前实施方式中的任一实施方式的另一实施方式中，集气室包括从第一排气部件延伸至第二排气部件的单件式结构。
在另一示例性实施方式中，车辆排气***部件组件包括第一排气部件和SCR催化器，所述第一排气部件限定第一中心轴线，所述SCR催化器位于所述第一排气部件的下游并且限定与所述第一中心轴线间隔开且与所述第一中心轴线大致平行的第二中心轴线。所述第一排气部件和SCR彼此间隔开一定的区域。集气室大致定位在所述区域内，并且所述集气室具有连接至所述第一排气部件的第一端部和连接至所述SCR催化器的第二端部。所述集气室在其沿着从所述第一端部至所述第二端部的长度延伸时由非一致的横截面形状限定。定量给料器安装至所述集气室，并且所述定量给料器构造成喷射用以在所述集气室内与排气混合的还原剂。
在根据先前实施方式中的任一实施方式的另一实施方式中，集气室的第一端部连接至第一排气部件的出口端部，并且集气室的第二端部在介于SCR催化器的入口端部与出口端部之间的位置处连接至SCR催化器的侧壁。
在根据先前实施方式中的任一实施方式的另一实施方式中，集气室包括冲压壳体。
在根据先前实施方式中的任一实施方式的另一实施方式中，冲压壳体包括从DPF的壳体延伸至SCR催化器的壳体的单件式结构。
附图说明
图1是结合了本发明的车辆排气***的示意图。
图2是连接组件的第一排气部件和第二排气部件的集气室的示意性前视图。
图3是图2的集气室的端视图。
图4是图2的组件的后视图。
具体实施方式
图1示出了车辆排气***10，车辆排气***10如已知的那样将由发动机12产生的高温排气传送通过各种上游排气部件14，以减少排放并控制噪声。各种排气部件14在发动机12下游的位置处接收发动机排气并且经由尾管或出口管16将经过处理的排气引导至外部环境。各种排气部件14可以包括下述选项中的一者或更多者：管道、过滤器、阀、催化器、燃烧器、***等。
图2示出了排气部件14的一种示例构型，其包括排气部件组件100。在该示例构型中，发动机排气被引导到具有入口端部20和出口端部22的柴油机氧化催化器(DOC)18中。在一个示例中，DOC 18的下游是如已知的那样被用来从排气中去除污染物的柴油机颗粒过滤器(DPF)24。DPF 24具有入口端部26和出口端部28。DPF 24的下游是具有入口端部32和出口端部34的选择性催化还原(SCR)催化器30。DOC 18和SCR催化器30如已知的那样工作。因此，在该示例构型中，排气部件组件100包括DOC 18、DPF 24和SCR催化器30。应当理解的是，附加的排气部件14可以位于排气部件组件100的上游和/或下游。此外，应当理解的是，DOC 18或DPF 24可以是可选部件并且可以不用在所有组件中。
组件100包括入口管40和出口管42。入口管40位于DOC 18的入口端部20处。出口管42位于SCR催化器30的出口端部34处。出口管42将排气传递至任何附加的下游排气部件。在所示出的示例中，入口管40和出口管42包括分别熔接、钎焊、紧固等至DOC壳体和SCR催化器壳体的管状连接件。
集气室50被用来将DPF 24流体地连接至SCR催化器30。集气室50由外壳体46限定，外壳体46限定并封围无中断的开阔的(open)内部区域48。
喷射***52被用来将诸如例如尿素和水的溶液之类的还原剂喷射到集气室50内的排气流中。在集气室50内，还原剂和排气在进入SCR催化器30之前充分地混合在一起。在一个示例中，喷射***52包括流体供给源54、定量给料器56和控制器58，控制器58如已知的那样对还原剂的喷射进行控制。
DOC 18和DPF 24直接地彼此连接并且协同限定第一中心轴线A1。位于DPF 24的下游的SCR催化器30限定与第一中心轴线A1间隔开并大致平行的第二中心轴线A2。DOC 18/DPF 24与SCR催化器30以开阔区域60(open area 60)彼此间隔开。集气室50大致定位在该开阔区域60内，并且集气室50具有连接至DPF 24的第一端部62和连接至SCR催化器30的第二端部64。集气室50在其沿着从第一端部62至第二端部64的长度延伸时由非一致的横截面形状限定。
定量给料器56在各种可能的位置中的一个位置处安装至集气室50的外壳体46。在一个示例中，定量给料器56紧邻DPF 24的出口端部28安装在集气室50的第一端部62处，如标示在安装区域66处。其他可能的安装区域以68示意性地标示(见图2和图3)。
在一个示例中，集气室50的非一致的横截面形状包括从第一端部62延伸至第二端部64的可连续变化的形状。因此，集气室50包括无定形的形状，该无定形的形状被用来大致填充DOC 18与SCR催化器30之间的未使用的开阔区域60。
集气室50包括位于第一端部62与第二端部64之间的中央部分76，中央部分76与端部62、64相比大幅扩大。如图2和图4中所示出的，中央部分76具有与SCR催化器30的长度L1几乎一样大的宽度W1。宽度W1限定集气室50内最宽的开阔内部区域部分的壳体46的外部尺寸。该最宽的开阔内部区域部分与长度L1几乎一样长。在一个示例中，该最宽的开阔内部区域部分为L1的至少75％。该增大的区域显著地增强了所喷射的还原剂与排气的混合。
如图3中所示，集气室50构造成产生第一涡旋方向S1和第二涡旋方向S2，第一涡旋方向S1用于离开DPF 24的排气，第二涡旋方向S2与第一涡旋方向S1相反并且用于进入SCR催化器30的排气。涡旋方向的改变进一步增强了充分混合。
在一个示例中，集气室50包括从DPF 24直接地延伸至SCR催化器30的单件式结构。该单件式结构优选地包括冲压件以使得外壳体46包括冲压壳体。
组件100包括至DPF 24和/或DOC 18的入口70以及离开SCR催化器30的出口72，其中，入口70限定第一流动方向F1，出口72限定与第一流动方向F1相反的第二流动方向F2。在一个示例中，入口70包括与第一中心轴线A1同轴的第一管，并且出口72包括与第二中心轴线A2同轴的第二管。
本发明提供了一种独特的集气室50，集气室50在所喷射的还原剂和排气进入SCR催化器30之前使所喷射的还原剂和排气充分地混合。集气室50构造成利用位于包括DOC 18和DPF 24中的至少一者的组件的腿部与包括SCR催化器30的组件的腿部之间的未使用的区域，以减小组件100的总长度并减小总封装尺寸。
尽管已公开了本发明的实施方式，但是本领域的普通技术人员应当意识到某些改型将会落在本发明的范围内。出于这个原因，应当研究所附权利要求以确定本发明的真正范围和内容。

Claims (20)

1.一种车辆排气***部件组件，包括：
第一排气部件，所述第一排气部件限定沿排气流动路径的第一中心轴线；
第二排气部件，所述第二排气部件位于所述第一排气部件的下游，并且所述第二排气部件限定与所述第一中心轴线间隔开并大致平行的第二中心轴线，其中所述第二排气部件封围催化器，并且其中所述第一排气部件和所述第二排气部件彼此间隔开一区域，所述区域沿所述第二排气部件的长度延伸，所述第二排气部件沿所述第二中心轴线延伸的方向被限定；
集气室，所述集气室大致定位在所述区域内，所述集气室具有连接至所述第一排气部件的第一端部、连接至所述第二排气部件的第二端部以及在所述第一端部和第二端部之间延伸的中央部分，并且其中，所述集气室在其沿着从所述第一端部至所述第二端部的长度延伸时由非一致的横截面形状限定，其中，所述集气室构造成产生用于离开所述第一排气部件的排气的第一涡旋方向和用于进入所述第二排气部件的排气的第二涡旋方向，所述第二涡旋方向与所述第一涡旋方向相反，并且其中所述集气室沿所述催化器的所述长度的至少75％延伸；以及
定量给料器，所述定量给料器安装至所述集气室，所述定量给料器构造成喷射用以在所述集气室内与排气进行混合的还原剂。
2.根据权利要求1所述的车辆排气***部件组件，包括通向所述第一排气部件的入口和离开所述第二排气部件的出口，其中，所述入口限定第一流动方向，所述出口限定与所述第一流动方向相反的第二流动方向。
3.根据权利要求1所述的车辆排气***部件组件，其中，所述集气室的所述非一致的横截面形状包括从所述第一端部延伸至所述第二端部的可连续变化的形状。
4.根据权利要求1所述的车辆排气***部件组件，其中，所述第一排气部件包括DOC，并且，所述第二排气部件包括SCR催化器，其中所述集气室的所述中央部分具有限定所述集气室最宽的开阔内部区域的宽度。
5.根据权利要求4所述的车辆排气***部件组件，包括定位在所述DOC的下游且在所述集气室的上游的DPF。
6.根据权利要求1所述的车辆排气***部件组件，其中，所述集气室包括从所述第一排气部件延伸至所述第二排气部件的单件式结构。
7.一种车辆排气***部件组件，包括：
第一排气部件，所述第一排气部件限定沿排气流动路径的第一中心轴线；
第二排气部件，所述第二排气部件位于所述第一排气部件的下游，并且所述第二排气部件限定与所述第一中心轴线间隔开并大致平行的第二中心轴线，其中所述第二排气部件封围催化器，并且其中所述第一排气部件和所述第二排气部件彼此间隔开一区域，所述区域沿所述第二排气部件的长度延伸，所述第二排气部件沿所述第二中心轴线延伸的方向被限定；
通向所述第一排气部件的入口和离开所述第二排气部件的出口，其中，所述入口限定第一流动方向，所述出口限定与所述第一流动方向相反的第二流动方向，其中，所述入口包括与所述第一中心轴线同轴的第一管，并且其中，所述出口包括与所述第二中心轴线同轴的第二管；
集气室，所述集气室大致定位在所述区域内，所述集气室具有连接至所述第一排气部件的第一端部、连接至所述第二排气部件的第二端部以及沿所述第二排气部件的所述长度的至少一部分延伸的中央部分，并且其中，所述集气室在其沿着从所述第一端部至所述第二端部的长度延伸时由非一致的横截面形状限定，并且其中所述集气室沿所述第二排气部件的所述长度的至少75％延伸；以及
定量给料器，所述定量给料器安装至所述集气室，所述定量给料器构造成喷射用以在所述集气室内与排气进行混合的还原剂。
8.根据权利要求7所述的车辆排气***部件组件，其中所述集气室的所述中央部分具有限定所述集气室的最宽的开阔内部区域的宽度。
9.一种车辆排气***部件组件，包括：
第一排气部件，所述第一排气部件限定沿排气流动路径的第一中心轴线；
SCR催化器，所述SCR催化器位于所述第一排气部件的下游并且限定与所述第一中心轴线间隔开且与所述第一中心轴线大致平行的第二中心轴线，所述第一排气部件和所述SCR彼此间隔开一区域，所述区域沿所述SCR催化器的长度延伸，所述SCR催化器被限定在SCR入口和SCR出口之间；
集气室，所述集气室大致定位在所述区域内，所述集气室具有连接至所述第一排气部件的第一端部和连接至所述SCR催化器的第二端部，并且其中，所述集气室在其沿着从所述第一端部至所述第二端部的长度延伸时由非一致的横截面形状限定，其中，所述集气室的所述非一致的横截面形状包括从所述第一端部延伸至所述第二端部的可连续变化的形状，并且其中所述集气室沿所述SCR催化器的所述长度的至少75％延伸；以及
定量给料器，所述定量给料器安装至所述集气室，所述定量给料器构造成喷射用以在所述集气室内与排气混合的还原剂。
10.根据权利要求9所述的车辆排气***部件组件，包括通向所述第一排气部件的入口和离开所述SCR催化器的所述SCR出口，其中，所述入口用以限定第一流动方向，所述SCR出口限定与所述第一流动方向相反的第二流动方向。
11.根据权利要求10所述的车辆排气***部件组件，其中，所述入口包括与所述第一中心轴线同轴的第一管，并且其中，所述SCR出口包括与所述第二中心轴线同轴的第二管。
12.根据权利要求9所述的车辆排气***部件组件，其中，所述集气室构造成产生用于离开所述第一排气部件的排气的第一涡旋方向和用于进入所述SCR催化器的排气的第二涡旋方向，所述第二涡旋方向与所述第一涡旋方向相反。
13.根据权利要求9所述的车辆排气***部件组件，其中，所述集气室包括冲压壳体。
14.根据权利要求13所述的车辆排气***部件组件，其中，所述冲压壳体包括从所述第一排气部件的壳体延伸至所述SCR催化器的壳体的单件式结构。
15.根据权利要求9所述的车辆排气***部件组件，其中，所述集气室的所述第一端部连接至所述第一排气部件的出口端部，并且其中，所述集气室的所述第二端部在介于所述SCR催化器的入口端部与出口端部之间的位置处连接至所述SCR催化器的侧壁。
16.根据权利要求9所述的车辆排气***部件组件，其中，所述集气室包括无定形的形状，所述无定形的形状具有开阔的中心区域，所述开阔的中心区域的长度与所述SCR催化器的总长度几乎一样，并且其中所述集气室的中央部分具有限定所述集气室的最宽开阔内部区域的宽度。
17.根据权利要求9所述的车辆排气***部件组件，其中，所述第一排气部件包括DOC和DPF中的至少一者。
18.根据权利要求17所述的车辆排气***部件组件，其中，所述第一排气部件包括所述DOC和位于所述DOC的下游的所述DPF，并且所述车辆排气***部件组件包括通向所述DOC的入口和离开所述SCR催化器的所述SCR出口，所述入口用以限定第一流动方向，所述SCR出口限定与所述第一流动方向相反的第二流动方向。
19.一种车辆排气***部件组件，包括：
第一排气部件，所述第一排气部件限定沿排气流动路径的第一中心轴线，其中，所述第一排气部件包括DOC和位于所述DOC的下游的DPF；
SCR催化器，所述SCR催化器位于所述第一排气部件的下游并且限定与所述第一中心轴线间隔开且与所述第一中心轴线大致平行的第二中心轴线，所述第一排气部件和所述SCR催化器彼此间隔开一区域，所述区域沿所述SCR催化器的长度延伸，所述SCR催化器沿所述第二中心轴线延伸的方向被限定；
通向所述DOC的入口和离开所述SCR催化器的出口，其中，所述入口用以限定第一流动方向，所述出口用以限定与所述第一流动方向相反的第二流动方向；
集气室，所述集气室大致定位在所述区域内，所述集气室具有连接至所述第一排气部件的第一端部、连接至所述SCR催化器的第二端部以及沿所述SCR催化器的所述长度的至少一部分延伸的中央部分，并且其中，所述集气室在其沿着从所述第一端部至所述第二端部的长度延伸时由非一致的横截面形状限定，并且其中，所述集气室的所述第一端部连接至所述DPF的出口端部，并且其中，所述集气室的所述第二端部在介于所述SCR催化器的入口端部与出口端部之间的位置处连接至所述SCR催化器的侧壁，并且其中所述集气室沿所述SCR催化器的所述长度的至少75％延伸；以及
定量给料器，所述定量给料器安装至所述集气室，所述定量给料器构造成喷射用以在所述集气室内与排气混合的还原剂。
20.根据权利要求19所述的车辆排气***部件组件，其中所述集气室的所述中央部分具有限定所述集气室的最宽的开阔内部区域的宽度。
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