用于排氣系統的集氣室的制作方法
【專利摘要】一種車輛排氣系統部件組件，其包括第一排氣部件和第二排氣部件，其中，該第一排氣部件限定第一中心軸線，該第二排氣部件位于第一排氣部件的下游并且限定與第一中心軸線間隔開并大致平行的第二中心軸線。第一排氣部件和第二排氣部件彼此間隔開一區域。集氣室大致定位在該區域內，并且該集氣室具有連接至第一排氣部件的第一端部和連接至第二排氣部件的第二端部。集氣室在其沿著從第一端部至第二端部的長度延伸時由非一致的橫截面形狀限定。集氣室上安裝有定量給料器并且該定量給料器構造成噴射用以在該集氣室內與排氣進行混合的還原劑。
【專利說明】
用于排氣系統的集氣室
技術領域
[0001]本發明涉及利用集氣室型分解室的車輛排氣系統。
【背景技術】
[0002]排氣系統被廣泛地知曉并且與燃燒發動機一起使用。通常，排氣系統包括將高溫排氣從發動機輸送至其他排氣系統部件一一如，消聲器、諧振器等一一的排氣管或管道。
[0003]大多數排氣系統包括柴油機顆粒過濾器(DPF)或NOx存儲式催化器。這些過濾器或催化器必須定期進行再生，否則它們的流動阻力會過度增大或者它們的效率將降低。再生被稱為“燒除”，這是因為在再生期間發生熱反應。該反應可以通過可以被直接引入到位于過濾器或催化器的上游的排氣系統中的燃料或一些其他合適的、可氧化的流體來啟動。
[0004]在一種利用選擇性催化還原(SCR)催化器的已知構型中，排氣系統包括具有定量給料器的噴射系統，該定量給料器例如在SCR催化器的上游噴射諸如尿素和水的溶液之類的還原劑。定量給料器通常安裝至將SCR催化器連接至上游排氣部件的管。定量給料器通常在進入SCR催化器的入口的緊上游將尿素直接噴射到排氣流中。此構型的一個缺點是，還原劑不能在進入SCR催化器之前與排氣充分地混合。
【發明內容】
[0005]根據一個示例性實施方式，車輛排氣系統部件組件包括第一排氣部件和第二排氣部件，所述第一排氣部件限定第一中心軸線，所述第二排氣部件位于所述第一排氣部件的下游，并且所述第二排氣部件限定與所述第一中心軸線間隔開并大致平行的第二中心軸線。所述第一排氣部件和所述第二排氣部件彼此間隔開一區域。集氣室大致定位在所述區域內，并且所述集氣室具有連接至所述第一排氣部件的第一端部和連接至所述第二排氣部件的第二端部。所述集氣室在其沿著從所述第一端部至所述第二端部的長度延伸時由非一致的橫截面形狀限定。定量給料器安裝至所述集氣室，并且所述定量給料器構造成噴射用以在所述集氣室內與排氣進行混合的還原劑。
[0006]在根據先前實施方式的另一實施方式中，通向所述第一排氣部件的入口限定第一流動方向，并且離開所述第二排氣部件的出口限定與所述第一流動方向相反的第二流動方向。
[0007]在根據先前實施方式中的任一實施方式的另一實施方式中，所述集氣室的非一致的橫截面形狀包括從所述第一端部延伸至所述第二端部的可連續變化的形狀。
[0008]在根據先前實施方式中的任一實施方式的另一實施方式中，所述集氣室構造成產生用于離開所述第一排氣部件的排氣的第一渦旋方向和用于進入所述第二排氣部件的排氣的第二渦旋方向，所述第二渦旋方向與所述第一渦旋方向相反。
[0009]在根據先前實施方式中的任一實施方式的另一實施方式中，集氣室包括從第一排氣部件延伸至第二排氣部件的單件式結構。
[0010]在另一示例性實施方式中，車輛排氣系統部件組件包括第一排氣部件和SCR催化器，所述第一排氣部件限定第一中心軸線，所述SCR催化器位于所述第一排氣部件的下游并且限定與所述第一中心軸線間隔開且與所述第一中心軸線大致平行的第二中心軸線。所述第一排氣部件和SCR彼此間隔開一定的區域。集氣室大致定位在所述區域內，并且所述集氣室具有連接至所述第一排氣部件的第一端部和連接至所述SCR催化器的第二端部。所述集氣室在其沿著從所述第一端部至所述第二端部的長度延伸時由非一致的橫截面形狀限定。定量給料器安裝至所述集氣室，并且所述定量給料器構造成噴射用以在所述集氣室內與排氣混合的還原劑。
[0011]在根據先前實施方式中的任一實施方式的另一實施方式中，集氣室的第一端部連接至第一排氣部件的出口端部，并且集氣室的第二端部在介于SCR催化器的入口端部與出口端部之間的位置處連接至SCR催化器的側壁。
[0012]在根據先前實施方式中的任一實施方式的另一實施方式中，集氣室包括沖壓殼體。
[0013]在根據先前實施方式中的任一實施方式的另一實施方式中，沖壓殼體包括從DPF的殼體延伸至SCR催化器的殼體的單件式結構。
【附圖說明】
[0014]圖1是結合了本發明的車輛排氣系統的示意圖。
[0015]圖2是連接組件的第一排氣部件和第二排氣部件的集氣室的示意性前視圖。
[0016]圖3是圖2的集氣室的端視圖。
[0017]圖4是圖2的組件的后視圖。
【具體實施方式】
[0018]圖1示出了車輛排氣系統10，車輛排氣系統10如已知的那樣將由發動機12產生的高溫排氣傳送通過各種上游排氣部件14，以減少排放并控制噪聲。各種排氣部件14在發動機12下游的位置處接收發動機排氣并且經由尾管或出口管16將經過處理的排氣引導至外部環境。各種排氣部件14可以包括下述選項中的一者或更多者:管道、過濾器、閥、催化器、燃燒器、消聲器等。
[0019]圖2示出了排氣部件14的一種示例構型，其包括排氣部件組件100。在該示例構型中，發動機排氣被引導到具有入口端部20和出口端部22的柴油機氧化催化器(D0C)18中。在一個示例中，D0C 18的下游是如已知的那樣被用來從排氣中去除污染物的柴油機顆粒過濾器(DPFW^DPF 24具有入口端部26和出口端部28 APF 24的下游是具有入口端部32和出口端部34的選擇性催化還原(SCR)催化器30 AOC 18和SCR催化器30如已知的那樣工作。因此，在該示例構型中，排氣部件組件100包括DOC 18,DPF 24和SCR催化器30。應當理解的是，附加的排氣部件14可以位于排氣部件組件100的上游和/或下游。此外，應當理解的是，DOC 18或DPF 24可以是可選部件并且可以不用在所有組件中。
[0020]組件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處。出口管42位于SCR催化器30的出口端部34處。出口管42將排氣傳遞至任何附加的下游排氣部件。在所示出的示例中，入口管40和出口管42包括分別熔接、釬焊、緊固等至DOC殼體和SCR催化器殼體的管狀連接件。
[0021]集氣室50被用來將DPF24流體地連接至SCR催化器30。集氣室50由外殼體46限定，外殼體46限定并封圍無中斷的開闊的(open)內部區域48。
[0022]噴射系統52被用來將諸如例如尿素和水的溶液之類的還原劑噴射到集氣室50內的排氣流中。在集氣室50內，還原劑和排氣在進入SCR催化器30之前充分地混合在一起。在一個示例中，噴射系統52包括流體供給源54、定量給料器56和控制器58，控制器58如已知的那樣對還原劑的噴射進行控制。
[0023]DOC 18和DPF 24直接地彼此連接并且協同限定第一中心軸線Al。位于DPF 24的下游的SCR催化器30限定與第一中心軸線Al間隔開并大致平行的第二中心軸線A2 AOC 18/DPF 24與SCR催化器30以開闊區域60(open area 60)彼此間隔開。集氣室50大致定位在該開闊區域60內，并且集氣室50具有連接至DPF 24的第一端部62和連接至SCR催化器30的第二端部64。集氣室50在其沿著從第一端部62至第二端部64的長度延伸時由非一致的橫截面形狀限定。
[0024]定量給料器56在各種可能的位置中的一個位置處安裝至集氣室50的外殼體46。在一個示例中，定量給料器56緊鄰DPF 24的出口端部28安裝在集氣室50的第一端部62處，如標示在安裝區域66處。其他可能的安裝區域以68示意性地標示(見圖2和圖3)。
[0025]在一個示例中，集氣室50的非一致的橫截面形狀包括從第一端部62延伸至第二端部64的可連續變化的形狀。因此，集氣室50包括無定形的形狀，該無定形的形狀被用來大致填充DOC 18與SCR催化器30之間的未使用的開闊區域60。
[0026]集氣室50包括位于第一端部62與第二端部64之間的中央部分76，中央部分76與端部62、64相比大幅擴大。如圖2和圖4中所示出的，中央部分76具有與SCR催化器30的長度LI幾乎一樣大的寬度Wl。寬度Wl限定集氣室50內最寬的開闊內部區域部分的殼體46的外部尺寸。該最寬的開闊內部區域部分與長度LI幾乎一樣長。在一個示例中，該最寬的開闊內部區域部分為LI的至少75%。該增大的區域顯著地增強了所噴射的還原劑與排氣的混合。
[0027]如圖3中所示，集氣室50構造成產生第一渦旋方向SI和第二渦旋方向S2，第一渦旋方向SI用于離開DPF 24的排氣，第二渦旋方向S2與第一渦旋方向SI相反并且用于進入SCR催化器30的排氣。渦旋方向的改變進一步增強了充分混合。
[0028]在一個示例中，集氣室50包括從DPF24直接地延伸至SCR催化器30的單件式結構。該單件式結構優選地包括沖壓件以使得外殼體46包括沖壓殼體。
[0029]組件100包括至DPF 24和/SDOC 18的入口70以及離開SCR催化器30的出口72，其中，入口 70限定第一流動方向Fl，出口 72限定與第一流動方向Fl相反的第二流動方向F2。在一個示例中，入口70包括與第一中心軸線Al同軸的第一管，并且出口72包括與第二中心軸線A2同軸的第二管。
[0030]本發明提供了一種獨特的集氣室50，集氣室50在所噴射的還原劑和排氣進入SCR催化器30之前使所噴射的還原劑和排氣充分地混合。集氣室50構造成利用位于包括DOC 18和DPF 24中的至少一者的組件的腿部與包括SCR催化器30的組件的腿部之間的未使用的區域，以減小組件100的總長度并減小總封裝尺寸。
[0031]盡管已公開了本發明的實施方式，但是本領域的普通技術人員應當意識到某些改型將會落在本發明的范圍內。出于這個原因，應當研究所附權利要求以確定本發明的真正范圍和內容。
【主權項】
1.一種車輛排氣系統部件組件，包括: 第一排氣部件，所述第一排氣部件限定第一中心軸線； 第二排氣部件，所述第二排氣部件位于所述第一排氣部件的下游，并且所述第二排氣部件限定與所述第一中心軸線間隔開并大致平行的第二中心軸線，所述第一排氣部件和所述第二排氣部件彼此間隔開一區域； 集氣室，所述集氣室大致定位在所述區域內，所述集氣室具有連接至所述第一排氣部件的第一端部和連接至所述第二排氣部件的第二端部，并且其中，所述集氣室在其沿著從所述第一端部至所述第二端部的長度延伸時由非一致的橫截面形狀限定；以及 定量給料器，所述定量給料器安裝至所述集氣室，所述定量給料器構造成噴射用以在所述集氣室內與排氣進行混合的還原劑。2.根據權利要求1所述的車輛排氣系統部件組件，包括通向所述第一排氣部件的入口和離開所述第二排氣部件的出口，其中，所述入口限定第一流動方向，所述出口限定與所述第一流動方向相反的第二流動方向。3.根據權利要求2所述的車輛排氣系統部件組件，其中，所述入口包括與所述第一中心軸線同軸的第一管，并且其中，所述出口包括與所述第二中心軸線同軸的第二管。4.根據權利要求1所述的車輛排氣系統部件組件，其中，所述集氣室的所述非一致的橫截面形狀包括從所述第一端部延伸至所述第二端部的可連續變化的形狀。5.根據權利要求1所述的車輛排氣系統部件組件，其中，所述集氣室構造成產生用于離開所述第一排氣部件的排氣的第一渦旋方向和用于進入所述第二排氣部件的排氣的第二渦旋方向，所述第二渦旋方向與所述第一渦旋方向相反。6.根據權利要求1所述的車輛排氣系統部件組件，其中，所述第一排氣部件包括DOC，并且，所述第二排氣部件包括SCR催化器。7.根據權利要求6所述的車輛排氣系統部件組件，包括定位在所述DOC的下游且在所述集氣室的上游的DPF。8.根據權利要求1所述的車輛排氣系統部件組件，其中，所述集氣室包括從所述第一排氣部件延伸至所述第二排氣部件的單件式結構。9.一種車輛排氣系統部件組件，包括: 第一排氣部件，所述第一排氣部件限定第一中心軸線； SCR催化器，所述SCR催化器位于所述第一排氣部件的下游并且限定與所述第一中心軸線間隔開且與所述第一中心軸線大致平行的第二中心軸線，所述第一排氣部件和所述SCR彼此間隔開一區域； 集氣室，所述集氣室大致定位在所述區域內，所述集氣室具有連接至所述第一排氣部件的第一端部和連接至所述SCR催化器的第二端部，并且其中，所述集氣室在其沿著從所述第一端部至所述第二端部的長度延伸時由非一致的橫截面形狀限定；以及 定量給料器，所述定量給料器安裝至所述集氣室，所述定量給料器構造成噴射用以在所述集氣室內與排氣混合的還原劑。10.根據權利要求9所述的車輛排氣系統部件組件，包括通向所述第一排氣部件的入口和離開所述SCR催化器的出口，其中，所述入口用以限定第一流動方向，所述出口用以限定與所述第一流動方向相反的第二流動方向。11.根據權利要求10所述的車輛排氣系統部件組件，其中，所述入口包括與所述第一中心軸線同軸的第一管，并且其中，所述出口包括與所述第二中心軸線同軸的第二管。12.根據權利要求9所述的車輛排氣系統部件組件，其中，所述集氣室的所述非一致的橫截面形狀包括從所述第一端部延伸至所述第二端部的可連續變化的形狀。13.根據權利要求9所述的車輛排氣系統部件組件，其中，所述集氣室構造成產生用于離開所述第一排氣部件的排氣的第一渦旋方向和用于進入所述SCR催化器的排氣的第二渦旋方向，所述第二渦旋方向與所述第一渦旋方向相反。14.根據權利要求9所述的車輛排氣系統部件組件，其中，所述集氣室包括沖壓殼體。15.根據權利要求14所述的車輛排氣系統部件組件，其中，所述沖壓殼體包括從所述第一排氣部件的殼體延伸至所述SCR催化器的殼體的單件式結構。16.根據權利要求9所述的車輛排氣系統部件組件，其中，所述集氣室的所述第一端部連接至所述第一排氣部件的出口端部，并且其中，所述集氣室的所述第二端部在介于所述SCR催化器的入口端部與出口端部之間的位置處連接至所述SCR催化器的側壁。17.根據權利要求9所述的車輛排氣系統部件組件，其中，所述集氣室包括無定形的形狀，所述無定形的形狀具有開闊的中心區域，所述開闊的中心區域被限定有與所述SCR催化器的總長度幾乎一樣大的尺寸。18.根據權利要求9所述的車輛排氣系統部件組件，其中，所述第一排氣部件包括DOC和DPF中的至少一者。19.根據權利要求18所述的車輛排氣系統部件組件，其中，所述第一排氣部件包括所述DOC和位于所述DOC的下游的所述DPF，并且所述車輛排氣系統部件組件包括通向所述DOC的入口和離開所述SCR催化器的出口，所述入口用以限定第一流動方向，所述出口用以限定與所述第一流動方向相反的第二流動方向。20.根據權利要求19所述的車輛排氣系統部件組件，其中，所述集氣室的所述第一端部連接至所述DPF的出口端部，并且其中，所述集氣室的所述第二端部在介于所述SCR催化器的入口端部與出口端部之間的位置處連接至所述SCR催化器的側壁。
【文檔編號】F01N13/08GK106030068SQ201480075895
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2014年2月18日
【發明人】杰羅姆·布賴恩·霍恩巴克
【申請人】佛吉亞排放控制技術美國有限公司