专利名称：用于排放系统的流扩散器的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于将发动机废气分布到一个或多个废气处理装置的装置、系统和方法。
背景技术：
内燃机(具体地车辆发动机)的排放系统通常包括用于减少废气内受管制组分的量的一个或多个废气处理装置。这些处理系统可包括选择性催化还原(SCR)装置、柴油微粒过滤器(DPF)、柴油氧化转化器(DOC)或其他装置。为了改善装置效率，在废气流进废气处理装置之前，可使用尿素溶液、碳氢化合物燃料或其他流体预处理废气。这些装置的一个挑战在于在仍然满足用于将装置布置在车辆之下的空间约束的情况下，使废气和流体添加剂均匀分布到排放处理装置。通常，由于废气的自然流动，废气引导朝向废气处理装置的中心部分或其他特定位置。这导致杂质(例如，微粒物质或其他物质)在排放处理装置的特定位置上的累积，这需要额外的再生加热以去除这些累积。换句话说，现有的处理系统没有有效地使用整个装置用于转化或处理。因此，需要一种用于在给定特定空间约束的情况下提供废气和其添加剂到废气处理装置的均匀分布的装置、系统和方法。
发明内容
本发明提供用于将发动机废气分布到一个或多个废气处理装置的装置、系统和方法。在一个具体构造中，提供一种用于排放系统的排放流扩散器。扩散器包括限定出入口开口 、出口开口以及所述入口开口与所述出口开口之间的流路径的导管。所述导管包括布置成靠近所述入口开口的第一段和布置成靠近所述出口开口的第二段。所述第二段具有沿其长度增大的直径，并且所述出口开口包括比所述入口开口的直径更大的直径。所述导管由第一构件形成，所述第一构件在所述入口开口与所述出口开口之间延伸以形成所述第一段和所述第二段的一部分，所述第一构件包括在所述入口开口与所述出口开口之间延伸的第一接合特征。导管还由第二构件形成，所述第二构件在所述入口开口与所述出口开口之间延伸以形成所述第一段和所述第二段的一部分，所述第二构件包括在所述入口开口与所述出口开口之间延伸的第二接合特征。所述第一和第二接合特征构造成彼此配合地接合以连接所述第一和第二构件并且形成所述流路径。 在另一个构造中，提供一种用于内燃机的排放系统。排放系统包括排放导管，所述排放导管与所述内燃机流体连通以接收并引导废气。系统还包括用于处理废气的废气处理装置。系统还包括位于所述排放导管与所述废气处理装置之间并且与所述排放导管和所述废气处理装置流体连通的扩散器。扩散器包括限定出入口开口 、出口开口以及所述入口开口与所述出口开口之间的流路径的导管。所述导管包括布置成靠近所述入口开口的第一段和布置成靠近所述出口开口的第二段。所述第二段具有沿其长度增大的直径，并且所述出口开口包括比所述入口开口的直径更大的直径。所述导管由第一构件形成，所述第一构件在所述入口开口与所述出口开口之间延伸以形成所述第一段和所述第二段的一部分，所述
4第一构件包括在所述入口开口与所述出口开口之间延伸的第一接合特征。导管还由第二构件形成，所述第二构件在所述入口开口与所述出口开口之间延伸以形成所述第一段和所述第二段的一部分，所述第二构件包括在所述入口开口与所述出口开口之间延伸的第二接合特征，所述第一和第二接合特征构造成彼此配合地接合以连接所述第一和第二构件并且形成所述流路径。所述导管还包括位于所述内燃机与所述排放处理装置之间的流体喷射器，所述流体喷射器提供尿素溶液或可燃燃料到所述废气中的喷射。 在又一个构造中，提供一种将来自内燃机的废气分布到废气处理装置的方法，所述方法包括使废气流动通过扩散器，所述扩散器流体地耦接到所述内燃机和所述废气处理装置并且位于所述内燃机与所述废气处理装置之间，所述扩散器由具有第一配合表面的第一构件和具有第二配合表面的第二构件形成，所述第一和第二构件可连接以形成入口开口、出口开口和在所述入口开口与所述出口开口之间的流体流路径，所述扩散器限定出布置成靠近所述入口开口的第一段和布置成靠近所述出口开口的第二段，所述第二段具有沿其长度逐渐增大的直径；以及在废气流动通过所述扩散器之前或废气流动通过所述扩散器期间，将尿素溶液喷射到所述废气中。 本领域技术人员将从下面的详细描述、附图和所附权利要求中明白和理解本发明的示范性实施例的上述特征和优点以及其他特征和优点。
本发明的其他目标、特征、优点和细节，仅以例子的方式，出现在下面的示范性实施例的详细描述中，详细说明参考附图，其中 图1示出根据本发明示范性实施例的车辆的排放系统的透视图； 图2示出根据本发明示范性实施例的与废气处理装置流体连通的废气扩散器的
透视图； 图3示出根据本发明示范性实施例的与废气导管流体连通的另一废气扩散器的透视图； 图4示出根据本发明示范性实施例的与废气导管流体连通的另一废气扩散器的透视图； 图5示出图4中示出的废气扩散器的仰视图； 图6示出根据本发明示范性实施例的定位在车辆的车架构件上的另一废气扩散器的透视图； 图7示出根据本发明示范性实施例的与废气处理装置流体连通的另一废气扩散器的透视图； 图8示出根据本发明示范性实施例的与废气处理装置流体连通的另一废气扩散器的正视图； 图9示出图3中示出的扩散器的剖面 图10示出图9中示出的扩散器的替代构造；
图11示出图9中示出的扩散器的替代构造；
图12示出图6中示出的扩散器的第一端视 图13示出图6中示出的扩散器的第二端视 图14到25示出根据本发明示范性实施例的不同废气扩散器构造的正视图和剖面图； 图26示出根据本发明实施例的分流器的侧视图； 图27示出根据本发明实施例的另一分流器的俯视图； 图28示出根据本发明实施例的另一分流器的端视图； 图29示出根据本发明示范性实施例的废气流分隔器的透视图； 图30示出根据本发明示范性实施例的废气混合装置的透视图； 图31示出根据本发明示范性实施例的废气涡旋装置的透视图； 图32和33示出根据本发明教导的通过导管的两种流体流动轮廓；禾口 图34到37示出根据本发明示范性实施例的不同发动机排放系统。
具体实施例方式
本发明提供用于使来自发动机的废气均匀分布到一个或多个排放处理装置(诸如选择性催化还原(SCR)装置、柴油氧化转化器(D0C)、柴油微粒过滤器(DPF)或其他装置)的装置、系统和方法。通过该分布，废气的杂质例如氮氧化物、碳氢化合物、微粒物质或其他物质，在废气排放处理装置的入口上均匀分布。这在DPF中特别有益，因为由于局部化累积的减少或消除，可减少用于去除废气处理装置上所收集的杂质的再生时间。此外，废气的均匀分布还减少了由于这种局部化的累积在排放处理装置上形成的可影响使用寿命的过热部位(hot spot)。 通过本发明的特征，进出废气处理装置的流体流动速度和轮廓将得到改进，而且对流通流动速度没有有害作用。改进的流体流动轮廓和速度使得优化封装废气处理装置，并且潜在减少用于处理废气所需的基底体积。这种减少改善了排放处理装置的使用寿命并且潜在减低了整个发动机排放系统的成本。本发明的特征在封装和设计约束受限的某些车辆构造中特别有益。例如，通过本发明的形状构造，例如扩散器或其他构造，可以穿过某些车辆部件，例如车架构件且更具体地随梯形车架构造横向地延伸的车架构件，而且没有有害作用。在仍然提供废气到废气处理装置的均匀分布以及允许改进封装的情况下，这些形状允许流体流动通过相对窄的空间同时避免排放系统内的过度的背压。
在一个构造中，通过布置在发动机与排放处理装置之间的流体流动扩散器的成形构造实现废气的均匀分布。在另一个构造中，通过将喷射器策略地布置在发动机与排放处理装置之间实现废气的均匀分布。在又一个构造中，通过将本发明的流分流器布置在发动机与废气处理装置之间实现废气的均匀分布。在又一个构造中，为了形成废气到废气处理装置的均匀分布，如在此示出和描述的，考虑这些或其他特征的组合。通过本发明的这些和其他特征，可以使废气和流体添加剂(例如，尿素溶液、燃烧燃料或其他添加剂)的流均匀分布通过废气处理装置的入口的横截面区域。例如，参考图32，通过管状导管200的流体的典型层流提供大体行进通过管状导管200的中心部分的废气和流体添加剂有较大体积的流体流动轮廓202。在一个实施例中，参考图33，本发明的流体流动轮廓202包括更加分散的流体流动，其中，行进通过管状导管200的流体体积更加均匀地分布。
参考图1、3和7示出的实施例，示出给发动机1 2和发动机排放系统14提供支承的车架组件10。发动机排放系统14包括扩散器16，扩散器16与排放处理系统18 —起使用
6来提供废气到排放处理装置20的分配。扩散器16包括限定出腔24的导管22。腔与入口开口 26和出口开口 28流体连通，用于形成通过扩散器16的流体流路径。在一个构造中，导管包括用于帮助分配废气通过导管22的一个或多个特征。例如，所述特征可包括用于形成通过扩散器的一个或多个子通路的分流器30。在另一个构造中，扩散器16、排放处理系统18或发动机的排放系统14包括用于将尿素溶液或碳氢化合物燃料喷射进流动通过扩散器16的废气中的喷射器组件32，喷射器组件32包括喷射器支座34和喷射器36。在又一个构造中，扩散器16成形为引起从扩散器16的入口开口 26流动到出口开口 28的废气膨胀并分配该废气。 参考图3，提供用于将扩散器16耦合到排放部件的第一接合特征38，所述排放部件例如是排放导管40、排放预处理装置(未示出)或其他部件。类似地，提供用于将扩散器16耦合到排放处理装置20的第二接合特征44，所述排放处理装置20例如是SCR、DOC或其他装置。第一接合特征和第二接合特征可包括诸如凸缘、唇缘(lip)、凹槽或其他特征的任何合适的接合特征。此外，可通过任何合适的附接特征保持扩散器16与相应的排放部件之间的接合，所述附接特征例如是焊接件、粘结剂、机械紧固件、其组合或其他合适附接件。
参考图12和13，入口开口 26和出口开口 28的尺寸和形状可包括与它们接合的排放部件的开口对应的任何适当的尺寸和形状。在一个构造中，出口开口 28比入口开口 26更大。例如，可考虑出口开口包括至少一个内直径"d。"，该内直径"d。"比入口开口的内直径"di"大至少约1.2 5X，或甚至比入口开口的内直径"di"大至少约1.5%，或甚至比入口开口的内直径"& "大至少约2 % 。类似地，可考虑出口开口的横截面面积"a。"比入口开口的横截面面积"A"大至少约1.25%，或甚至比入口开口的横截面面积"ai"大至少约1.5%，或甚至比入口开口的横截面面积"& "大至少约2 % 。其他构造是可能的。
入口开口 26和出口开口 28的形状可相似或相异，并且可包括任何合适的形状，例如圆形、卵圆形、椭圆形、正方形、矩形或其他形状。入口开口的直径"di"和出口开口的直径"d。"可包括任何合适的直径尺寸。例如，入口开口 2 6可包括直径"& "，该直径"& "在大约2-4英寸之间并且在一个示范性实施例中更具体地约3英寸。出口开口 28可包括直径"d。"，该直径"d。"在大约6-10英寸之间并且在一个示范性实施例中更具体地为9英寸乘7英寸。在一个实施例中，参考图6、12和13，入口开口 26包括圆形横截面形状并且出口开口2 8包括卵圆形横截面形状。在该实施例中，入口开口包括约3英寸的直径"di"并且出口开口包括约9英寸的宽度直径"w-d。"和约7英寸的高度直径"h-d。"。然而，这些是非限制性尺寸，因为可以使用包括比上述尺寸更大或更小的其他尺寸。 类似地，导管22可包括用于流体地连接入口开口26和出口开口2 8的任何合适的尺寸和形状，所述连接入口开口 26和出口开口 28可包括任意尺寸的入口开口和出口开口 。在一个实施例中，如图2和4-6所示，导管22成形为穿过车架组件10的约一个或多个车架构件46。在该实施例中，可考虑导管的形状包括诸如椭圆形、卵圆形或其他形状的非圆形形状的一部分，用于设置并保持围绕一个或多个车架构件46的流体流动速度。通过这些非圆形构造，例如，使导管22的某些部分展平、拓宽和/或变窄，可以在入口开口 26和出口开口 28之间保持流体流动速度，同时没有过度的废气背压。同样，导管22可以构造成促使或保持通过导管的废气和微粒物质流动均匀分布。通过导管22的一个或多个段形成有用于促使入口开口 26和出口开口 28之间的气体逐渐膨胀的轮廓，可至少部分地实现废气的分配。例如，这些轮廓可包括形状(圆柱形、截头圆锥形或其他形状)、扭曲、弯曲或其他轮廓。 参考图14-25，导管22的轮廓可包括诸如椭圆形或卵圆形横截面部分或其他形状 横截面部分的非圆形部分，其沿导管的长度"L"的长度"1"延伸。该非圆形部分可包括导管 22的拓宽或变窄的宽度、高度和其他维度。非圆形部分可定位成朝向入口开口 26、出口开 口 28或在导管的中心部分88中。非圆形部分可包括沿导管的长度基本一致的横截面面积、 沿导管的长度可变的横截面面积、沿导管的长度增加和/或减小的横截面面积或其他形式 的横截面面积。非圆形部分可在导管22的整个长度或导管22的长度的一部分上延伸。例 如，非圆形部分可包括长度"1"，所述长度"1"在导管的长度"L"的至少约1/4上、在导管的 长度"L"的至少约1/2上延伸、在导管的长度"L"的至少约3/4上延伸或导管的长度"L" 的其他长度上延伸。此外，非圆形部分可包括在导管的大部分长度"L"上延伸的长度"1"。 其他构造是可能的。 此外，关于椭圆形类型的非圆形部分，导管22的椭圆形形状的程度可沿非圆形部 分的长度"l"改变。例如，椭圆形形状可从刚小于约90。开始，并且逐渐减小到至少85。、 80° 、75° 、70° 、60°或更小。随后，椭圆形形状的程度可回增到70° 、75° 、80° 、85度 或甚至刚小于约90。。可考虑非圆形椭圆形部分的程度以差不多至少5。 、10° 、15° 、 30°或更大而改变。类似地，非椭圆形部分的横截面面积的宽度与高度的比率可至少约在
1.25 : iu. 5 : i、i.75 : 1、2 : i、3 : i或更大。如同非圆形部分的程度，比率可在非圆
形部分的长度上变化，其包括从非圆形部分的第一端部到非圆形部分的第二部分逐渐增加 或减小的变化。其他构造是可能的。 如附图中所示，导管22由具有第一横截面面积的第一段48和具有第二横截面面 积的第二段50形成，其中，第一段位于靠近流体入口开口 26并且第二段位于靠近流体出口 开口28。在该构造中，为了在废气流动通过导管22时提供废气的膨胀，第二段50包括比第 一段48的内直径大的内直径。例如，参考图3和6中所示的示范性构造，导管22可包括通 过第三段52间接地连接在一起的圆柱形第一段48和截头圆锥形第二段50，第三段52包 括弯管或其他构造。在另一个构造中，参考图8，导管22可包括直接地连接在一起的截头 圆锥形第一段48和截头圆锥形第二段50。在这些构造中，在气体离开第一段48并进入第 二段50时，随着气体流动通过导管22气体向外扩散并且膨胀。应当明白，导管可包括其他 段，例如端部段54或其他段，其可包括在此描述的任意的形状和尺寸构造(例如，圆形或非 圆形)。 扩散器16可使用通常用于形成排放部件的任何合适的材料和成形技术形成。例 如，合适的材料包括金属、金属合金、陶瓷或其组合。同样，适当的成形技术包括模制、冲压、 挤压技术或其他技术。在一个构造中，扩散器16由金属形成并且至少部分地通过冲压过程 形成。在该构造中，扩散器16形成为两部分构件，两部分构件具有用于连接部件的相应配 合的结构。更具体地，如图6、12和13中所示，扩散器16由具有第一配合结构58的第一扩 散器构件56和具有第二配合结构62的第二扩散器构件60形成。第一配合结构58、第二配 合结构62构造成连接在一起从而形成扩散器接合件64。可通过第一配合结构和第二配合 结构形成的接合件的例子包括搭接接合件、舌榫和槽式接合件或其他接合件。这种蛤壳式 构造使得第一扩散器构件56和第二扩散器构件60合拢、对齐并且通过诸如粘结剂结合、焊接、机械地紧固或其他方法的适当的附接方法附接。这种蛤壳式构造特别有益，因为它允许 额外的部件例如分流器30、流分隔器124、混合装置132、涡旋装置140或其他装置布置在扩 散器内用于促使废气在整个扩散器的横截面面积上混合或分配。 在一个构造中，扩散器16包括延伸通过导管22的至少一部分并且在入口开口 26 与出口开口 28之间的分流器30。分流器30构造成分开或维持流动通过扩散器16的废气 的分隔。分流器30还构造成有助于喷射流体通过分流器的升高温度的蒸发和/或喷射流 体与分流器的冲击。例如，参考图3、7和9的构造，分流器30使通过导管22的废气分流分 开进入第一子通路66和第二子通路68。第一子通路和第二子通路可大体具有相等的横截 面面积或可成比例地划分。在另一个构造中，参考图10，还可考虑分流器30可构造成形成 第一子通路70、第二子通路72和第三子通路74，其中，第一、第二和第三子通路包括大体相 等的横截面面积。同样参考图11，还可考虑分流器30可构造成形成第一子通路76、第二子 通路78、第三子通路80和第四子通路82，其中，第一、第二、第三和第四子通路包括大体相 等的横截面面积。包括额外子通路、不同形状的子通路、不同比例的横截面面积或其他子通 路的其他构造是可能的。 分流器30在长度上是适当的以有助于限制或防止废气朝导管22的中心轴线"A" 迁移或聚集。例如，可考虑分流器30可延伸导管长度的至少约50%、导管长度的至少约 60%、导管长度的至少约75%、导管长度的至少约85%或更多。在一个构造中，分流器30 包括位于靠近入口开口 26的第一端部84和位于导管的中心部分88中的第二端部86。然 而，在可替换构造中，分流器30的第二端部86可延伸到出口开口 28。同样分流器30的第 二端部86可位于靠近出口开口 28并且第一端部84位于导管22的中心部分88中。其他 构造是可能的。 参考图3、7和9中示出的实施例，分流器30包括具有第一表面积的第一侧面90 和具有第二表面积的第二侧面92。第一侧面和第二侧面结合导管109的内壁用于形成第一 子通路66和第二子通路68。类似地，参考图10，分流器30可包括自分流器30的中心部分 并且沿导管的轴线A延伸的第一臂94、第二臂96和第三臂98。在该构造中，每一臂包括第 一表面和第二表面，第一表面和第二表面结合导管的内壁109形成第一子通路70、第二子 通路72和第三子通路74。在又一实施例中，参考图11，分流器可包括形成第一子通路76、 第二子通路78、第三子通路80和第四子通路82的第一臂100、第二臂102、第三臂104和第 四臂106。 在上述实施例的任何一个中，都可考虑分流器30包括沿分流器延伸的一个或多 个周缘108。例如，如图9-11示出的，周缘具有与导管16的内壁109的至少一部分对应的 形状用于将分流器30附接到导管并且维持废气在子通路之间的分隔。因此，分流器30的 直径或形状可包含导管22的任何直径或形状，具体地第一段48、第二段50或第三段52的 横截面面积，如图6中所示。这样，可考虑分流器30可包括连续增加或减小的宽度或可包 括轮廓上的一个或多个变化。同样，可考虑分流器30可包括沿其长度的一个或多个轮廓。 例如，参考图26-28中示出的实施例，分流器可包括一个或多个平坦部分110、一个或多个 弯曲112(例如，相对于分流器长度横向或垂直的弯曲)和一个或多个扭曲114。
可选地，如图3中所示，分流器30可包括沿分流器的长度和宽度形成并且延伸通 过分流器的一个或更多、多个或甚至一系列穿孔或开口 116。然而，如图6、7和9中所示，分
9流器30可包括基本没有通过其形成的穿孔或开口的连续构件。如图3中示出，开口 116允 许在第一子通路72与第二子通路74之间流体连通。然而，参考图10和11中示出的分流 器构造，开口还进一步允许在超过两个子通路之间流体连通。在与提供喷流模式的喷射器 组件32 —起使用时这些构造特别有益，所述喷流模式与穿过分流器30形成的至少某些开 口 116相交。这些开口 116也是有益的，因为它们不仅允许混合流动通过导管22的废气，而 且提供所喷射流体(例如，尿素溶液、碳氢化合物燃料或其他流体)与废气的混合。在图3 中所示的示范性实施例中，这由如下方式来实现，即允许所喷射流体的第一部分经过开口 116并且与分流器30之下的废气混合以及允许所喷射流体的第二部分冲击分流器或与在 分流器之上流动的排放流体以其他方式混合。在一个示范性实施例中，并继续参考图3，开 口 116在流体喷射器36的喷流模式内的开口面积之和大体等于分流器30在流体喷射器的 喷流模式内的表面积之和。这使得大概一半的喷射自流体喷射器36的流体行进到第二子 通路68，同时另一半仍然在第一子通路66内。这些开口 116可在分流器30的长度的至少 约1/4上延伸，在分流器30的长度的至少约1/2上延伸，在分流器30的长度的至少约3/4 上延伸或其他长度上延伸。此外，这些开口可在分流器的宽度的至少约1/4上延伸，在分流 器的宽度的至少约1/2上延伸，在分流器的宽度的至少约3/4上延伸或其他宽度上延伸。
分流器30可使用通常用于形成排放部件或在此描述的导管的任何合适的材料和 成形技术形成。例如，合适的材料包括金属、金属合金、陶瓷或其组合。同样，适当的成形技 术包括模制、冲压、挤压技术或其组合。在一个构造中，可考虑形成为穿过分流器的穿孔开 口 116可冲压穿过分流器。应当明白，其他合适的材料和成形技术是可能的并且在本发明 的范围内。 如前所述，排放处理系统18可包括用于将流体喷射进废气流中而用于对其处理 的一个或多个喷射器组件32。这些流体可包括碳氢化合物燃料或其他可燃流体，例如气体、 柴油、乙醇或其他流体。这些流体还可包括含氨流体，例如尿素溶液。其他流体同样是可能 的。如图3、4和9中所示，喷射器组件可包括与废气流体连通的喷射器36，所述废气流动 通过穿过排放导管40形成的喷射器开口 118、扩散器16、排放处理装置20、排放预处理装 置(未示出)或发动机排放系统14的其他导管。因此，喷射器组件可与扩散器16、排放导 管40、排放处理装置20或其他装置一起形成或者安装到其上。在一个具体实施例中，一个 或多个喷射器组件32布置在排放处理装置20的上游。在一个构造中，喷射器组件32和喷 射器开口 118位于靠近穿过分流器30形成的多个开口处。进一步，在另一构造中，喷射器 组件布置在扩散器的第一段48上。在又一构造中，为了使得彻底混合所喷射流体，喷射器 组件定位于比扩散器16更靠近发动机12。还可使用其他构造。 在一个示范性实施例中，参考图3，喷射器36安装成相对于分流器30的第一侧面 90或第二侧面92成角度"a "，并且构造成产生与分流器相交的喷流模式。合适的角度包 括在大约15°到45°之间，或甚至在大约20。到40°之间或其他角度。有益地，在某些构 造中，喷流模式定向成使得其与由穿孔的分流器30形成的开口 116的一部分相交。在这个 具体构造中，如前所述， 一定量的喷流通过开口进入子通路，并且一定量的喷流仍保留在喷 射器开口 118所处的子通路中。在另一具体构造中，分流器30基本没有穿过其形成分流器 的开口 116。在这个构造中，流体可喷射在分流器30的一个或两个侧面90、92上，其中，所 喷射流体冲击分流器和/或导管22的内壁109。
扩散器16可包括一个或多个额外的调节器，所述调节器用于控制排放进入、通过 或离开扩散器的流模式。流调节器构造成促使所喷射流体与流经扩散器16的废气的进一 步混合。这样的流调节器可位于遍及导管16的任何位置，包括入口开口 26、出口开口 28或 其之间。还可考虑流调节器可位于导管16的外部，例如靠近入口开口 26、出口开口 28或其 他位置。 参考图29，提供包括流分隔器124的第一示范性流调节器。在这个构造中，流分隔 器位于导管22的入口开口 26处，用于促使混合并分布通过入口开口进入的废气。流分隔器 包括多个垂直地和水平地延伸的壁126，壁126形成一组开口 128用于控制进入入口的废气 流。可选地，流分隔器包括用于使通过开口的废气流转向或改向的导向器130。参考图30， 提供包括混合装置132的第二示范性流调节器。在这个构造中，混合装置位于导管22的入 口开口 26处，用于混合通过入口开口进入的废气。混合装置包括基部134和位于基部的周 边用于与导管22的内壁109接合的一个或多个接合特征136。混合装置132还包括延伸自 基部的一个或多个倾斜延伸或流调节片138，从而促使从其通过的废气和流体混合或转向。 在一个实施例中，片以与导管的轴线"A"不平行的方向延伸。参考图31，提供包括涡旋装 置140的第三示范性流调节器。在这个构造中，涡旋装置包括主体142和从主体142延伸 的翅片144以引起从其通过的废气的旋转运动。涡旋装置140定位成朝向导管22的中心 部分88，见图7，并且部分地延伸进导管22的第二截头圆锥形段50。 参考图34到37，示出示范性排放处理系统18和流体流模式146。在第一构造中， 如图34中所示，扩散器16设置成具有用于导入流体例如尿素溶液、可燃流体或其他流体的 喷射器组件32。在喷射时，流体分配以形成扩展的流体流模式146。在第二构造中，如图35 中所示，扩散器16设置成具有用于导入流体的喷射器组件32。在喷射时，流体分布以形成 扩展的流体流模式146。所述模式通过涡旋装置140进一步调节以形成旋转的流体流模式， 用于进一步混合并分布废气。参考图36，扩散器16设置成具有用于导入流体的喷射器组 件32并且还包括分流器30。在喷射时，流体的一部分冲击分流器并且沿第一子通路66行 进。流体的另一部分行进通过穿过分流器形成的开口 116，并且冲击导管的内壁109并且沿 第二子通路68进一步行进，其中，所喷射流体形成扩展的流体流模式146。参考图37，扩散 器16设置成具有用于导入流体的喷射器组件32并且还包括分流器30。在喷射时，流体的 一部分冲击分流器并且沿第一子通路66行进。流体的另一部分行进通过穿过分流器形成 的开口 116，并且冲击导管的内壁109并且沿第二子通路68进一步行进，其中，所喷射流体 形成扩展的流体流模式146。所述模式通过涡旋装置140进一步调节以形成旋转的流体流 模式。 本发明还提供一种方法，所述方法将来自发动机12的废气分配到排放处理系统 18。方法包括将扩散器16与从发动机延伸的排放导管40流体地耦接。扩散器还流体地耦 接到排放处理装置20，如在此所描述。扩散器包括导管22，导管22限定出入口开口 26与 出口开口 28之间的流路径。导管22由第一扩散器构件56和第二扩散器构件60形成，第 一扩散器构件56和第二扩散器构件60可操作以配合连接来限定出第一段48和第二段50， 第一段48限定出圆柱形或截头圆锥形形状，第二段50限定出截头圆锥形形状。在一个具 体构造中，方法还包括将分流器30布置在导管22内，用于形成第一子通路66和第二子通 路68。在一个构造中，分流器包括用于在第一子通路66与第二子通路68之间提供流体流
11的多个开口 116。在这个具体构造中，方法还包括使用喷射器组件32将尿素溶液或可燃流
体喷射到流动通过导管的废气中，使得至少部分所喷射流体冲击分流器30。 扩散器16，包括相关联的部件，可使用在包括柴油机、汽油机或其他内燃机的各种
发动机应用中。这些发动机可使用在车辆工业中，例如，公共交通车辆、个人机动车、卡车或
其他车辆。扩散器还可使用在非车辆应用例如使用于机械或电气的发电或其他应用的固定
的发动机中。扩散器16可用以提供包括微粒物质和其他燃烧气态产物的废气到一个或多
个排放处理装置20的改进分布。这种排放处理装置20可包括选择性催化还原装置、柴油
氧化催化装置、柴油微粒过滤器、柴油微粒捕集、永久耦合转化器、催化转化器或其他装置。
在一个构造中，参考图l，可考虑单个扩散器16使用于发动机排放系统并且连接到选择性
催化还原装置用于提供废气到选择性催化还原装置的分配。在另一个构造中，还可考虑多
个扩散器16用于提供废气到多于一个排放处理装置20的分布，如在此所描述。还可考虑
扩散器16位于下游，例如，附接或流体连通到一个或多个排放处理装置20。 虽然参考示范性实施例已经描述了本发明，但是，本领域技术人员将理解在不偏
离本发明范围的情况下，可作出各种变化并且等效物可替代本发明元件。此外，在不偏离本
发明本质范围的情况下，可作出许多改变以使具体情形或材料适于本发明教导。因此，应当
认为本发明不应被限制到由为实施本发明而构思的最佳模式所公开的具体实施例，而是本
发明将包括落入所附权利要求所包含的范围内的全部实施例。
权利要求
一种用于排放系统的排放流扩散器，其包括限定出入口开口、出口开口以及所述入口开口与所述出口开口之间的流路径的导管，所述导管包括布置成靠近所述入口开口的第一段和布置成靠近所述出口开口的第二段，所述第二段具有沿其长度增大的直径，并且所述出口开口包括比所述入口开口的直径大的直径，所述导管由如下构件形成第一构件，所述第一构件在所述入口开口与所述出口开口之间延伸以形成所述第一段和所述第二段的一部分，所述第一构件包括在所述入口开口与所述出口开口之间延伸的第一接合特征，第二构件，所述第二构件在所述入口开口与所述出口开口之间延伸以形成所述第一段和所述第二段的一部分，所述第二构件包括在所述入口开口与所述出口开口之间延伸的第二接合特征，以及所述第一和第二接合特征构造成彼此配合地接合以连接所述第一和第二构件并且形成所述流路径。
2. 如权利要求1所述的扩散器，其特征在于，还包括在所述入口开口与所述出口开口 之间延伸的分流器，所述分流器构造成使所述流路径分成第一子通路和第二子通路。
3. 如权利要求2所述的扩散器，其特征在于，所述分流器是穿孔的以形成从所述分流 器的第一侧面延伸到所述分流器的第二侧面的多个开口。
4. 如权利要求3所述的扩散器，其特征在于，所述分流器包括沿所述分流器的长度在轮廓上的至少一个变化。
5. 如权利要求4所述的扩散器，其特征在于，所述分流器包括位于所述第一段内的第 一端部和位于所述第二段内的第二端部。
6. 如权利要求1所述的扩散器，其特征在于，所述扩散器还包括用于附接流体喷射器 的喷射器支座。
7. 如权利要求6所述的扩散器，其特征在于，所述喷射器支座布置在所述扩散器的所 述第一段上。
8. 如权利要求7所述的扩散器，其特征在于，还包括在所述入口开口与所述出口开口 之间延伸的分流器，所述分流器构造成使所述流路径分成第一子通路和第二子通路。
9. 如权利要求8所述的扩散器，其特征在于，所述分流器是穿孔的以形成在所述分流 器的第一侧面到所述分流器的第二侧面之间延伸的多个开口 ，所述喷射器支座构造成使附 接的喷射器朝所述分流器的所述多个开口定向。
10. —种用于内燃机的排放系统，其包括排放导管，所述排放导管与所述内燃机流体连通以接收并引导废气； 用于处理废气的废气处理装置；位于所述排放导管与所述废气处理装置之间并且与所述排放导管和所述废气处理装 置流体连通的扩散器，所述扩散器包括限定出入口开口 、出口开口以及所述入口开口与所 述出口开口之间的流路径的导管，所述导管包括布置成靠近所述入口开口的第一段和布置 成靠近所述出口开口的第二段，所述第二段具有沿其长度增大的直径，并且所述出口开口 包括比所述入口开口的直径大的直径，所述导管由如下构件形成第一构件，所述第一构件在所述入口开口与所述出口开口之间延伸以形成所述第一段和所述第二段的一部分，所述第一构件包括在所述入口开口与所述出口开口之间延伸的第 一接合特征，第二构件，所述第二构件在所述入口开口与所述出口开口之间延伸以形成所述第一段 和所述第二段的一部分，所述第二构件包括在所述入口开口与所述出口开口之间延伸的第 二接合特征，以及所述第一和第二接合特征构造成彼此配合地接合以连接所述第一和第二构件并且形 成所述流路径；以及位于所述内燃机与所述排放处理装置之间的流体喷射器，所述流体喷射器提供尿素溶 液或可燃燃料到所述废气中的喷射。
11. 如权利要求io所述的排放系统，其特征至于，所述流体喷射器安装到所述扩散器的所述第一段。
12. 如权利要求IO所述的排放系统，其特征至于，所述流体喷射器安装到所述排放导管。
13. 如权利要求12所述的排放系统，其特征至于，所述尿素喷射器定位成比所述扩散 器更靠近所述发动机。
14. 如权利要求IO所述的排放系统，其特征至于，所述扩散器包括在所述入口开口与 所述出口开口之间延伸的分流器，所述分流器构造成使所述流路径分成第一子通路和第二 子通路。
15. 如权利要求14所述的排放系统，其特征至于，所述分流器是穿孔的并且包括在所 述分流器的第一侧面到所述分流器的第二侧面之间延伸的多个开口。
16. —种将来自内燃机的废气分配到废气处理装置的方法，所述方法包括 使废气流动通过扩散器，所述扩散器流体地耦接到所述内燃机和所述废气处理装置并且位于所述内燃机与所述废气处理装置之间，所述扩散器由具有第一配合表面的第一构件 和具有第二配合表面的第二构件形成，所述第一和第二构件可连接以形成入口开口 、出口 开口和在所述入口开口与所述出口开口之间的流体流路径，所述扩散器限定出布置成靠近 所述入口开口的第一段和布置成靠近所述出口开口的第二段，所述第二段具有沿其长度逐 渐增大的直径；以及在废气流通过所述扩散器之前或废气流通过所述扩散器期间，将尿素溶液喷射到所述 废气中。
17. 如权利要求16所述的方法，其特征至于，喷射器安装到位于所述扩散器与所述内 燃机之间的排放导管，用于将所述尿素溶液喷射到所述废气。
18. 如权利要求16所述的方法，其特征至于，喷射器安装到扩散器，用于将所述尿素溶 液喷射到所述废气。
19. 如权利要求16所述的方法，其特征至于，所述扩散器包括在所述入口开口与所述 出口开口之间延伸的分流器，所述分流器构造成使所述流路径分成第一子通路和第二子通 路。
20. 如权利要求19所述的方法，其特征至于，所述分流器包括在所述分流器的第一侧 面到所述分流器的第二侧面之间延伸的多个开口，所述尿素溶液的喷射靠近所述多个开□。
全文摘要
本发明涉及用于排放系统的流扩散器。具体而言，本发明提供用于将发动机废气分布到一个或多个排放处理装置的装置、系统和方法。在一个实施例中，排放流扩散器设置成包括限定出入口开口、出口开口以及所述入口开口与所述出口开口之间的流路径的导管。所述导管包括布置成靠近所述入口开口的第一段和布置成靠近所述出口开口的第二段。所述第二段具有沿其长度增大的直径。所述导管由第一构件和第二构件形成，所述第一构件和所述第二构件在所述入口开口与所述出口开口之间延伸以形成所述第一段的一部分和所述第二段的一部分。所述第一构件和所述第二构件每个都包括在所述入口开口与所述出口开口之间延伸的接合特征。
文档编号F01N3/08GK101713319SQ20091017950
公开日2010年5月26日 申请日期2009年9月30日 优先权日2008年9月30日
发明者D·M·基泽, D·R·艾伦, D·瓦利尔科, P·D·墨菲, R·P·兰加纳坦 申请人:通用汽车环球科技运作公司