用于車輛排氣系統(tǒng)的定量加料器和混合器的制造方法
【專利說明】
【背景技術(shù)】
[0001]一種通過各種排氣部件對由發(fā)動機產(chǎn)生的熱排氣進行處理以減少排放物并控制噪音的排氣系統(tǒng)。該排氣系統(tǒng)包括在選擇性催化還原(SCR)催化器的上游噴射例如諸如尿素和水的溶液之類的還原劑的噴射系統(tǒng)?；旌掀魑挥赟CR催化器的上游并對發(fā)動機排氣和尿素轉(zhuǎn)化的產(chǎn)物進行混合。
[0002]定量加料器通常將尿素噴灑到排氣流中。在一個已知的構(gòu)型中，定量加料器安裝至混合器的外周表面并且構(gòu)造成朝向混合器的中央徑向向內(nèi)地引導噴灑。該構(gòu)型具有尿素沉積物形成增多的缺點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]在一個不例性實施方式中，車輛排氣系統(tǒng)包括混合器和定量加料器，該定量加料器將還原劑噴灑到混合器中以便在混合物被引入到下游排氣部件中之前使還原劑與發(fā)動機排氣充分地混合。定量加料器沿切向方向安裝。
[0004]在以上實施方式的另一實施方式中，混合器限定沿著混合器的長度延伸的中心軸線，并且定量加料器限定中心定量加料器軸線，該中心定量加料器軸線相對于在定量加料器軸線與理論圓柱面相交處的點切向地定向，該理論圓柱面圍繞中心軸線并由可變半徑限定。
[0005]在以上實施方式中的任一者的另一實施方式中，混合器包括鄰近入口端部的上游擋板和鄰近出口端部的下游擋板。上游擋板包括多個開口，所述多個開口中的一個開口比其余開口大，使得大部分的發(fā)動機排氣流動穿過這一個開口。定量加料器定位在該一個開口的上游并且鄰近這一個開口。
[0006]在以上實施方式中的任一者的另一實施方式中，這一個開口由內(nèi)周邊緣和與內(nèi)周邊緣徑向向外地間隔開的外周邊緣限定，并且其中，中心定量加料器軸線沿著大致平行于與混合器的外周表面相切的線的方向延伸。
[0007]在以上實施方式中的任一者的另一實施方式中，其中，中心定量加料器軸線距離外周邊緣比距離內(nèi)周邊緣近。
[0008]在另一示例性實施方式中，車輛排氣系統(tǒng)包括第一排氣部件、第二排氣部件和混合器，該第一排氣部件具有用于接收發(fā)動機排氣的入口，該第二排氣部件定位在第一排氣部件的下游，該混合器定位在第一排氣部件的下游、第二排氣部件的上游。混合器具有構(gòu)造成接收離開第一排氣部件的發(fā)動機排氣的入口端部和構(gòu)造成將渦旋的發(fā)動機排氣引向第二排氣部件的出口端部?；旌掀骶哂朽徑肟诙瞬康纳嫌螕醢搴袜徑掠味瞬康南掠螕醢?，其中，上游擋板包括擋板開口，大部分的發(fā)動機排氣經(jīng)由該擋板開口流入到混合器中。定量加料器將還原劑噴灑到混合器中，其中，定量加料器在擋板開口的上游處安裝至混合器的外周表面。定量加料器限定中心定量加料器軸線，該中心定量加料器軸線相對于在定量加料器軸線與理論圓柱面相交處的點切向地定向，該理論圓柱面圍繞中心軸線并且由可變半徑限定。
[0009]本申請的這些以及其它特征通過以下說明書和附圖將被更好地理解，以下為簡略描述。
【附圖說明】
[0010]圖1示意性地圖示了帶有根據(jù)本發(fā)明的混合器的排氣系統(tǒng)的一個示例。
[0011]圖2為圖1的混合器的局部部段的側(cè)視圖。
[0012]圖3為圖2的混合器的入口端視圖。
[0013]圖4為圖2的混合器的出口端立體圖。
[0014]圖5為圖2的混合器的俯視圖。
[0015]圖6為混合器的立體圖。
[0016]圖7為混合器的端視圖。
[0017]圖8為混合器的截面圖。
[0018]圖9為一系列定量加料器位置的示意圖。
[0019]圖10示出上游擋板的端視圖。
[0020]圖11示出限定第一平面的混合器的局部截面圖。
[0021]圖12示出限定第二平面的圖12的混合器。
【具體實施方式】
[0022]圖1示出一種車輛排氣系統(tǒng)10，該車輛排氣系統(tǒng)10通常通過各種上游排氣部件14對由發(fā)動機12產(chǎn)生的熱的排氣進行處理以減少排放物并控制噪音。各種上游排氣部件14可包括下述部件中的一個或多個:管、過濾器、閥、催化器、消聲器等。在一個示例性構(gòu)型中，上游排氣部件14將排氣引導到具有入口 18和出口 20的柴油氧化催化器(DOC) 16中。DOC 16的下游可設置有柴油顆粒過濾器(DPF) 21，該DPF 21通常用于從排氣中移除污染物。DOC 16與可選的DPF21的下游為具有入口 24和出口 26的選擇性催化還原(SCR)催化器22。出口 26將排氣通至下游排氣部件28?？蛇x地，部件22可包括配置成執(zhí)行選擇性催化還原功能和顆粒過濾功能的催化器。各種下游排氣部件28可包括下述部件中的一個或多個:管、過濾器、閥、催化器、消聲器等。這些上游部件14和下游部件28能夠根據(jù)車輛用途和可用的封裝空間以各種不同的構(gòu)型和組合來安裝。
[0023]混合器30定位在DOC 16的出口 20或DPF 21的下游、SCR催化器22的入口 24的上游。混合器30用于產(chǎn)生排氣的渦旋(swirling)運動或旋轉(zhuǎn)運動?？梢允褂萌魏晤愋偷幕旌显缭赨S2012/0216513中闡述的混合元件，該專利被轉(zhuǎn)讓給了本發(fā)明的受讓人并通過參引結(jié)合到本文中。
[0024]噴射系統(tǒng)32用于將例如諸如尿素和水的溶液之類的還原劑從SCR催化器22的上游噴射到排氣流中使得混合器30能夠?qū)⒛蛩睾团艢獬浞值鼗旌显谝黄?。噴射系統(tǒng)32通常包括流體源34、定量加料器36、以及控制尿素的噴射的控制器38。
[0025]混合器30在圖2至圖5中更詳細地示出?；旌掀?0包括混合器本體，該混合器本體具有入口端部42 (圖3)和出口端部44 (圖4)，該入口端部42構(gòu)造成接收發(fā)動機排氣，該出口端部44構(gòu)造成將渦旋的發(fā)動機排氣和由尿素轉(zhuǎn)化得到的產(chǎn)物的混合物引導到SCR催化器22中。
[0026]如在圖3至圖5中所示，混合器本體包括由外周表面64圍繞的上游擋板60和下游擋板62。上游擋板構(gòu)造成引發(fā)排氣流的渦旋。混合器還包括朝向混合器30的中心面向內(nèi)的內(nèi)周表面52。入口 42處的上游擋板60包括大開口 66 (圖3)，該大開口 66接收大部分的排氣(接收至少60%的排氣質(zhì)量流量(mass flow rate))并且其構(gòu)造成引發(fā)潤旋運動。上游擋板60還包括多個孔眼68，所述多個孔眼68確保排氣的最優(yōu)的均質(zhì)化并減小背壓。下游擋板62包括多個開口 70和偏導部72，排氣通過所述多個開口 70和偏導部72離開?；旌衔镏饕ㄟ^最大的開口 70A離開。能夠在US 2012/0216513中找到關(guān)于上游擋板60和下游擋板62的操作的另外的細節(jié)。
[0027]混合器本體的外周表面64包括定量加料器安裝區(qū)域，該定量加料器安裝區(qū)域具有用于接納定量加料器36的開口 80。上游擋板60和下游擋板62沿著混合器30的長度在軸向方向上彼此間隔開。用于定量加料器的開口 80定位在兩個擋板之間使得尿素在開口66的上游的位置處噴灑到渦旋的氣流中。
[0028]混合器30限定沿著混合器30的長度延伸的中心軸線Al (圖5)。定量加料器36限定中心定量加料器軸線A2，該中心定量加料器軸線A2如在圖3中示出的相對于混合器30的中心軸線Al切向地——即非徑向地——定向。如此，定量加料器36構(gòu)造成沿遠離混合器30的中心的方向噴灑尿素使得尿素在被噴灑時不被朝向中心軸線Al引導而是被朝向混合器30的內(nèi)周壁引導。因此，定量加料器36構(gòu)造成朝向內(nèi)周表面52噴灑還原劑，使得中心定量加料器軸線A2不與混合器的中心軸線Al相交。
[0029]定量加料器被安裝至外周表面64以通過內(nèi)周表面52中的開口 80 (圖3)噴灑尿素。定量加料器36被定向成使得噴灑從開口 80沿著不與中心軸線Al相交的定量加料器路徑朝向?qū)γ娴谋诓?2被引導。在噴灑物離開定量加料器36時，噴灑物與渦旋的排氣流相結(jié)合使得混合物繞中心軸線Al渦旋。
[0030]混合器30具有由垂直軸線V和水平軸線H限定的橫截面區(qū)域，垂直軸線V在垂直平面Pl中與中心軸