用于車輛排氣系統(tǒng)的定量加料器和混合器技術(shù)方案

一種車輛排氣系統(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將混合物引入到下游排氣部件中之前使所述還原劑與發(fā)動(dòng)機(jī)排氣充分混合。定量加料器相對(duì)于在定量加料器軸線與理論圓柱面的相交處限定的點(diǎn)切向地定向，該理論圓柱面圍繞混合器的中心軸線并且由可變半徑限定。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國(guó)外來(lái)華專利技術(shù)】用于車輛排氣系統(tǒng)的定量加料器和混合器
技術(shù)介紹
一種通過(guò)各種排氣部件對(duì)由發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的熱排氣進(jìn)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)。混合器位于SCR催化器的上游并對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)排氣和尿素轉(zhuǎn)化的產(chǎn)物進(jìn)行混合。定量加料器通常將尿素噴灑到排氣流中。在一個(gè)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(dǎo)噴灑。該構(gòu)型具有尿素沉積物形成增多的缺點(diǎn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
在一個(gè)示例性實(shí)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(dòng)機(jī)排氣充分地混合。定量加料器沿切向方向安裝。在以上實(shí)施方式的另一實(shí)施方式中，混合器限定沿著混合器的長(zhǎng)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(duì)于在定量加料器軸線與理論圓柱面相交處的點(diǎn)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。在以上實(shí)施方式中的任一者的另一實(shí)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(gè)開口，所述多個(gè)開口中的一個(gè)開口比其余開口大，使得大部分的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣流動(dòng)穿過(guò)這一個(gè)開口。定量加料器定位在該一個(gè)開口的上游并且鄰近這一個(gè)開口。在以上實(shí)施方式中的任一者的另一實(shí)施方式中，這一個(gè)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。在以上實(shí)施方式中的任一者的另一實(shí)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。在另一示例性實(shí)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(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)排氣的入口端部和構(gòu)造成將渦旋的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣引向第二排氣部件的出口端部。混合器具有鄰近入口端部的上游擋板和鄰近下游端部的下游擋板，其中，上游擋板包括擋板開口，大部分的發(fā)動(dòng)機(jī)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(duì)于在定量加料器軸線與理論圓柱面相交處的點(diǎn)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。本申請(qǐng)的這些以及其它特征通過(guò)以下說(shuō)明書和附圖將被更好地理解，以下為簡(jiǎn)略描述。附圖說(shuō)明圖1示意性地圖示了帶有根據(jù)本專利技術(shù)的混合器的排氣系統(tǒng)的一個(gè)示例。圖2為圖1的混合器的局部部段的側(cè)視圖。圖3為圖2的混合器的入口端視圖。圖4為圖2的混合器的出口端立體圖。圖5為圖2的混合器的俯視圖。圖6為混合器的立體圖。圖7為混合器的端視圖。圖8為混合器的截面圖。圖9為一系列定量加料器位置的示意圖。圖10示出上游擋板的端視圖。圖11示出限定第一平面的混合器的局部截面圖。圖12示出限定第二平面的圖12的混合器。具體實(shí)施方式圖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(guò)各種上游排氣部件14對(duì)由發(fā)動(dòng)機(jī)12產(chǎn)生的熱的排氣進(jìn)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(gè)或多個(gè)：管、過(guò)濾器、閥、催化器、消聲器等。在一個(gè)示例性構(gòu)型中，上游排氣部件14將排氣引導(dǎo)到具有入口18和出口20的柴油氧化催化器(DOC)16中。DOC16的下游可設(shè)置有柴油顆粒過(guò)濾器(DPF)21，該DPF21通常用于從排氣中移除污染物。DOC16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。可選地，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(guò)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(gè)或多個(gè)：管、過(guò)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(lái)安裝。混合器30定位在DOC16的出口20或DPF21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(yùn)動(dòng)或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。可以使用任何類型的混合元件，例如在US2012/0216513中闡述的混合元件，該專利被轉(zhuǎn)讓給了本專利技術(shù)的受讓人并通過(guò)參引結(jié)合到本文中。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稹娚湎到y(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。混合器30在圖2至圖5中更詳細(xì)地示出。混合器30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(dòng)機(jī)排氣，該出口端部44構(gòu)造成將渦旋的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣和由尿素轉(zhuǎn)化得到的產(chǎn)物的混合物引導(dǎo)到SCR催化器22中。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(massflowrate))并且其構(gòu)造成引發(fā)渦旋運(yùn)動(dòng)。上游擋板60還包括多個(gè)孔眼68，所述多個(gè)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(gè)開口70和偏導(dǎo)部72，排氣通過(guò)所述多個(gè)開口70和偏導(dǎo)部72離開。混合物主要通過(guò)最大的開口70A離開。能夠在US2012/0216513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(xì)節(jié)。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(zhǎng)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(gè)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。混合器30限定沿著混合器30的長(zhǎng)度延伸的中心軸線A1(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(duì)于混合器30的中心軸線A1切向地——即非徑向地——定向。如此，定量加料器36構(gòu)造成沿遠(yuǎn)離混合器30的中心的方向噴灑尿素使得尿素在被噴灑時(shí)不被朝向中心軸線A1引導(dǎo)而是被朝向混合器30的內(nèi)周壁引導(dǎo)。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A1相交。定量加料器被安裝至外周表面64以通過(guò)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A1相交的定量加料器路徑朝向?qū)γ娴谋诓?2被引導(dǎo)。在噴灑物離開定量加料器36時(shí)，噴灑物與渦旋的排氣流相結(jié)合使得混合物繞中心軸線A1渦旋。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P1中與中心軸線A1垂直,水平軸線H在水平平面P2中與垂直平面P1和中心軸線A1都垂直。垂直平面P1沿著本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種車輛排氣系統(tǒng)，包括：混合器，所述混合器具有構(gòu)造成接收發(fā)動(dòng)機(jī)排氣的入口端部和構(gòu)造成將發(fā)動(dòng)機(jī)排氣引向下游排氣部件的出口端部，并且其中，所述混合器限定沿著所述混合器的長(zhǎng)度延伸的中心軸線；以及定量加料器，所述定量加料器構(gòu)造成將還原劑噴灑到所述混合器中，所述定量加料器限定中心定量加料器軸線，所述中心定量加料器軸線相對(duì)于限定在所述定量加料器軸線與理論圓柱面的相交處的點(diǎn)切向地定向，所述理論圓柱面圍繞所述中心軸線并且由可變半徑限定。

【技術(shù)特征摘要】
【國(guó)外來(lái)華專利技術(shù)】1.一種車輛排氣系統(tǒng)，包括：混合器，所述混合器具有構(gòu)造成接收發(fā)動(dòng)機(jī)排氣的入口端部和構(gòu)造成將發(fā)動(dòng)機(jī)排氣引向下游排氣部件的出口端部，并且其中，所述混合器限定沿著所述混合器的長(zhǎng)度延伸的中心軸線；其中所述混合器具有鄰近所述入口端部的上游擋板和鄰近所述出口端部的下游擋板，并且其中，所述上游擋板包括多個(gè)開口，所述多個(gè)開口中的一個(gè)開口比其余開口大，使得大部分的所述發(fā)動(dòng)機(jī)排氣流動(dòng)穿過(guò)所述的這一個(gè)開口；定量加料器，所述定量加料器構(gòu)造成將還原劑噴灑到所述混合器中，其中所述定量加料器定位在所述的這一個(gè)開口的上游并且鄰近所述的這一個(gè)開口，并且所述定量加料器限定中心定量加料器軸線，所述中心定量加料器軸線相對(duì)于限定在所述定量加料器軸線與理論圓柱面的相交處的點(diǎn)切向地定向，所述理論圓柱面圍繞所述中心軸線并且由可變半徑限定；以及其中，所述可變半徑限定在相對(duì)于所述的這一個(gè)開口的寬度限定的半徑范圍內(nèi)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛排氣系統(tǒng)，其中，所述定量加料器構(gòu)造成沿遠(yuǎn)離所述混合器的中心的方向噴灑所述還原劑。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的車輛排氣系統(tǒng)，其中，所述混合器具有外周表面和內(nèi)周表面，并且其中，所述定量加料器構(gòu)造成朝向所述內(nèi)周表面噴灑所述還原劑。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛排氣系統(tǒng)，其中，所述中心定量加料器軸線沿著大致平行于與所述混合器的外周表面相切的線的方向延伸。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛排氣系統(tǒng)，其中，所述的這一個(gè)開口由內(nèi)周邊緣和與所述內(nèi)周邊緣徑向向外地間隔開的外周邊緣限定，并且其中，所述中心定量加料器軸線距離所述外周邊緣比距離所述內(nèi)周邊緣近。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛排氣系統(tǒng)，其中，所述點(diǎn)能夠在所述可變半徑的多個(gè)半徑邊界之間變化。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的車輛排氣系統(tǒng)，其中，所述寬度位于所述的這一個(gè)開口的內(nèi)周邊緣和外周邊緣之間，由與所述中心軸線的徑向距離限定，并且其中所述多個(gè)半徑邊界在所述的這一個(gè)開口的所述寬度之內(nèi)限定所述半徑范圍，并且其中所述可變半徑能夠在所述多個(gè)半徑邊界之間的各處變化以限定圍繞所述中心軸線的理論圓柱面的范圍，并且其中每個(gè)可變半徑限定相關(guān)的理論圓柱面。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛排氣系統(tǒng)，其中，所述定量加料器將所述還原劑噴灑到所述上游和下游擋板之間以及所述的這一個(gè)開口上游的空間。9.一種車輛排氣系統(tǒng)，包括：第一排氣部件，所述第一...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：克里斯·查普曼，愛德華多·阿拉諾，菲利普·納佩，埃里克·奧塔維亞尼，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：佛吉亞排放控制技術(shù)美國(guó)有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：美國(guó);US