端盖、包括该端盖的混合器、排气后处理装置以及车辆的制作方法

本实用新型涉及一种端盖。更具体地，本实用新型涉及一种安装在排气后处理装置的混合器中的端盖以及包括该端盖的混合器，用于在排气进入选择性催化还原反应器之前使排气和还原剂充分混合。另外，本实用新型还涉及一种包括该混合器的排气后处理装置以及相关的车辆。

背景技术：

本部分的内容仅提供了与本实用新型相关的背景信息，其可能并不构成现有技术。

面对严峻的环境问题，各种排放标准相继实施，对机动车辆尾气排放的要求日益严格。车辆中发动机的高温排气经由排气系统处理后排放，以减少排放物的污染并控制噪声。在全世界范围，选择性催化还原(SCR)反应器被广泛应用于降低排气系统中NOx。SCR反应器利用氨气作为还原剂与排气中的氮氧化物反应，产生无害的氮气和水。如何优化SCR反应器的反应性能至关重要。

SCR反应器的反应性能的优劣在很大程度上取决于还原剂氨气能否持续均匀地供给到催化剂载体表面，因此在SCR反应器的上游设置混合器以使氨气与排气均匀混合后被供给到SCR反应器来优化SCR反应器的反应性能。另外，鉴于氨气或液氨的刺鼻性气味，混合时通常将尿素和水的溶液作为还原剂喷射到排气中，尿素在与排气的混合过程中分解为氨气。

氨气与排气之间的充分混合以及尿素到氨气的转换都需要时间，因此需要足够长的路径距离。由于机动车辆中的可用空间非常有限，甚至有时出于使整体结构更紧凑或者需安装另外的装置的考虑，还需要尽可能减小排气后处理装置的整体尺寸，因此通过增大混合器的尺寸来使混合路径变长并不可行。

另外，采用尿素溶液作为还原剂，还存在尿素因结晶而沉积在混合器内的问题。沉积在混合器内的尿素难以去除，造成混合器内的通路堵塞，影响混合器甚至整个排气后处理装置的正常使用。因此，需要尽可能地减少尿素在混合器内的结晶和沉积。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于全部或部分地解决以上问题。

本实用新型的一个方面是提供一种端盖，用于车辆的排气后处理装置的混合器中，该端盖具有：闭合端，闭合端具有涡旋形成部；敞开的下游端；位于闭合端与下游端之间的圆筒形的侧壁部；排气入口部，排气入口部沿端盖的径向设置在侧壁部，用于将排气沿端盖的径向方向导入混合器中；以及导流装置，导流装置设置在端盖的闭合端的内侧并位于排气入口部处，用于对从排气入口部导入的排气进行导向并加速。

通过在混合器的排气入口部处设置导流装置，能够有效地引导排气进行涡旋运动，从而增加排气与还原剂的混合路径的长度。由此，可以缩短混合器的长度，提供结构更紧凑的混合器，这在机动车辆内的可用空间非常有限的情况下具有非常重要的意义。

另外，通过在排气入口部处设置导流装置，使排气更集中，能够增加排气的流动速度，从而易于带走尿素，降低尿素结晶沉积的风险。同时，通过在排气入口处设置导流装置，还能够使得排气在整个端盖范围内的流动速度更均匀。这些都有利于排气与还原剂的充分混合。

导流装置为导流板，导流板附接至闭合端的内表面和侧壁部的内表面以与闭合端的内表面、侧壁部的内表面共同限定排气流动通路。

导流板的第一安装部附接至闭合端的内表面，导流板的第二安装部附接至侧壁部的内表面。

导流板的第一安装部和/或第二安装部为安装凸缘的形式。

端盖包括第一盖部和第二盖部，第一盖部具有闭合端，并且第一盖部的敞开端联接至第二盖部的上游端。

第一盖部与所述第二盖部一体地形成为单件。

涡旋形成部包括形成于闭合端的内表面上的轴向向内突出的突出部，突出部从闭合端的内周缘靠近排气入口部径向向内延伸通过闭合端的中央部分，导流板的所述第一安装部附接至突出部的侧面上。

突出部具有弯曲部，弯曲部朝向排气入口部以将进入排气入口部的排气朝向闭合端的内周缘引导。

闭合端的内表面与端盖的下游端之间的距离设置成在排气流动方向上逐渐变小，从而闭合端的内表面沿端盖的轴向方向呈螺旋形延伸，与突出部一起引导排气进行涡旋运动。

优选地，排气入口部的横截面积与排气流动通路的出口的横截面积的比值为1:1.2。

可替代地，导流装置为导流板，导流板附接至闭合端的内表面以与闭合端的内表面共同限定排气流动通路。

本实用新型的另一个方面是提供一种混合器，该混合器用于车辆的排气后处理装置，该混合器包括：圆筒形的混合器本体，混合器本体具有外壳，在外壳内靠近外壳的下游端设置有下游挡板；以及根据本实用新型的端盖，端盖的下游端联接至外壳的上游端。

在外壳上靠近上游端的位置处设置有喷射器，用于将还原剂喷射到混合器中。

在外壳内设置有圆筒形的内壁，内壁固定在下游挡板上，在内壁与外壳之间形成环形空间，喷射器将还原剂喷射到内壁内。环形空间内设置有保温材料。由于在混合器的内腔中，靠近混合器的中心处的温度较高，直接将还原剂喷射到内壁内，可以使喷射到混合器本体内的还原剂的温度较高，从而能够降低尿素结晶的风险。

本实用新型的混合器在不显著增大混合器以及排气后处理装置的整体尺寸的情况下，尽可能使排气与还原剂的混合路径变长，在有限的空间内实现更高的混合均匀度，并通过简单的结构降低混合物结晶和沉积的风险。

本实用新型还提供一种用于车辆的排气后处理装置，该排气后处理装置包括根据本实用新型的混合器，混合器设置在排气后处理装置的选择性催化还原反应器的上游，用于使还原剂与排气在进入选择性催化还原反应器之前充分混合。

另外，本实用新型还提供一种车辆，该车辆包括根据本实用新型的排气后处理装置。

附图说明

以下将参照附图仅以示例方式描述本实用新型的实施方式，在附图中，相同的特征或部件采用相同的附图标记来表示且附图不一定按比例绘制，并且在附图中：

图1是根据本实用新型的排气后处理装置的立体图；

图2根据本实用新型的混合器的立体截面图；

图3是用于将喷射器安装至根据本实用新型的混合器中的示例安装结构的截面图；

图4是根据本实用新型的混合器的端盖的立体图；

图5是根据本实用新型的混合器的端盖的又一立体图；

图6A是根据本实用新型的混合器的端盖的第一盖部的俯视图；

图6B是根据本实用新型的混合器的端盖的第一盖部的侧视图；

图6C是根据本实用新型的混合器的端盖的第一盖部的仰视图；

图7是根据本实用新型的混合器的导流板的立体图；以及

图8是排气在根据本实用新型的混合器内的流动路径图。

具体实施方式

下文的描述本质上仅是示例性的而并非意图限制本实用新型、应用及用途。应当理解，在所有这些附图中，相应的参考数字指示相似的或相应的零件及特征。在此说明的是，在本说明书中，“上游”、“下游”分别是相对于排气及还原剂在混合器内的流动方向而言的。

图1示出了根据本实用新型的排气后处理装置100的立体图。根据本实用新型的排气后处理装置100可以安装在具有内燃发动机的车辆上，用于对内燃发动机的排气进行处理。内燃发动机例如为柴油发动机，但不限于此。该排气后处理装置100包括根据本实用新型的混合器10以及SCR反应器20。上游的排气管道通过连接器1连接至混合器10的端盖2，待处理的排气从连接器1经由端盖2进入混合器10内。喷射器4将尿素和水的溶液喷射到混合器10内。尿素和水在高温下发生分解反应，生成氨气和二氧化碳。排气在混合器10内与尿素所产生的氨气充分混合之后进入SCR反应器20内，并在SCR反应器内发生反应，将排气中的氮氧化物分解成无害的氮气和水。

图2示出了根据本实用新型的混合器10的立体截面图。混合器10包括圆筒形的混合器本体，该混合器本体具有外壳6，外壳6具有上游端61和下游端62。外壳6内还设置有圆筒形的内壁8和下游挡板7，下游挡板7靠近外壳6的下游端62联接至外壳6的内周表面。下游挡板7设置有一个主孔和多个小孔。排气与还原剂的混合物穿过下游挡板7上的主孔以及小孔，进入SCR反应器20的入口，能够增加排气与还原剂的混合均匀度。作为示例，下游挡板7可以焊接至外壳6的内周表面，但不限于此。内壁8的下游端固定至下游挡板7上，在内壁8与外壳6之间形成环形空间。在环形空间内，可以设置保温材料。作为示例，保温材料为隔热棉，但不限于此。作为示例，内壁8可以通过键槽卡接在下游挡板7上。可替代地，内壁8可以焊接至下游挡板7上。

喷射器4经由安装结构5安装至设置于混合器本体的外壳6上的喷射器安装部，喷射器安装部靠近混合器本体的外壳的上游端61。喷射器4将尿素和水的溶液直接喷射到内壁8内。在混合器内，在混合器本体的中央部的排气的温度较高，靠近混合器本体的外壳处的排气的温度较低。因此，内壁8内的温度高于内壁8与外壳6之间的空间内的温度。上述构造使得喷射到混合器内的尿素溶液处于较高的温度，这有利于尿素分解成氨气和二氧化碳，从而减少尿素溶液的结晶和沉积。

作为示例，如图3所示，安装结构5具有壳体51和中空锥52。喷射器4将尿素和水的溶液喷射到中空锥52的内部。在壳体51的外周壁上设置有槽口53，排气可以通过槽口53进入中空锥52内，由此获得如图3中的虚线所示的尿素溶液的喷射区域。安装结构5的这种构造能够确保喷射的尿素溶液具有足够的雾化距离，并且能够减少尿素的沉积，有助于排气与还原剂在混合器10内均匀混合。

另外，优选地，在安装结构5的中空锥52的出口处设置另外的导流装置，例如挡板，以便优化还原剂的流动速度和流动方向，进而优化混合器10内的排气与还原剂的混合均匀性。

混合器10还包括端盖2。该端盖2包括第一盖部，该第一盖部具有上游的闭合端22、下游的敞开端23以及位于闭合端22与敞开端23之间的轴向壳体部24。端盖2还具有第二盖部25，第二盖部25具有上游端、下游端以及位于上游端与下游端之间的轴向壳体部。第二盖部25的上游端与第一盖部的敞开端23联接，并且第二盖部25的下游端与混合器本体的外壳6的上游端61联接。作为示例，第一盖部和第二盖部可以由不锈钢通过冲压而形成，但不限于此。该端盖2具有侧壁部，该侧壁部由第一盖部的轴向壳体部24和第二盖部25的轴向壳体部共同限定。该端盖2的侧壁部沿径向设置有排气入口部21，用于将排气沿端盖2的径向方向导入混合器10中。排气入口部21由第一盖部和第二盖部两个半盖件共同限定，连接器1安装至排气入口部21。作为示例，第一盖部与第二盖部以及混合器本体的外壳6之间的联接可以通过焊接来实现，但不限于此。可替代地，第一盖部可以与第二盖部一体地形成为单件。

图4示出了根据本实用新型的混合器10的端盖2的立体图。连接器1安装至端盖2的排气入口部21。图5示出了根据本实用新型的混合器10的端盖2的另一立体图。第一盖部的闭合端22具有外表面2a(图5中示出)和内表面2b(图4中示出)。第一盖部的闭合端22具有涡旋形成部。涡旋形成部包括形成于闭合端22的内表面2b上的轴向向内突出的突出部26，突出部26从闭合端22的内周缘径向向内延伸通过闭合端22的中央部分。如图4所示，端盖2还包括设置在闭合端22的内侧并且位于排气入口部21处的导流装置。该导流装置例如为导流板3。如图5所示，第一盖部的闭合端22在外表面2a上呈现出凹部27，并由此，在闭合端22的内表面2b上呈现出突出部26。作为示例，该凹部27是在通过冲压闭合端22的外表面2a形成突出部26时形成的，但不限于此。

图6A-6C分别以俯视图、侧视图以及仰视图示出了端盖的第一盖部。如图4和图6A所示，突出部26从闭合端22的内周缘靠近排气入口部21径向向内延伸通过端盖2的闭合端22的中心。突出部26的一侧具有弯曲部26a，该弯曲部26a朝向排气入口部21，弯曲部26a将进入排气入口部21的排气朝向闭合端22的内周缘引导，避免排气直接流向端盖2的中央部，从而使进入端盖2内的排气进行涡旋运动。结合图4和图6B所示，第一盖部的内表面呈现螺旋形构型，构成涡旋形成部的一部分。第一盖部在靠近排气入口部21处具有最大的轴向长度，并且在与凹部27对应的位于弯曲部26a的相反侧的外周部处具有最小的轴向长度。即，在端盖2内的排气流动路径上，端盖2的闭合端22的内表面2b与第一盖部的敞开端23或者第二盖部的下游端之间的距离逐渐减小。因此，排气在端盖内的流动路径呈螺旋形。因此，闭合端22的内表面2b沿端盖2的轴向方向呈螺旋形延伸，与突出部26一起引导排气进行涡旋运动。上述布置使得排气在整个混合器内进行涡旋运动，这使排气与氨气的混合路径变长，从而实现排气与氨气的充分混合，而不需要增加混合器的轴向长度。

图7示出了导流板3的立体图。如图7所示，导流板3具有安装凸缘31和平坦部32。安装凸缘31安装至端盖2的第一盖部的闭合端22的内表面2b。更具体地，安装凸缘31安装至突出部26的弯曲部26a，安装凸缘31形成导流板3的第一安装部，如图4所示。平坦部32的第二边缘3c安装至端盖2的侧壁部的内表面，端盖2的侧壁部的内表面由第一盖部的轴向壳体部24的内表面和第二盖部25的轴向壳体部的内表面共同限定。第二边缘3c形成导流板3的第二安装部。更具体地，平坦部的第二边缘3c安装至第二盖部25的轴向壳体部的内表面。由此，导流板3、第一盖部的闭合端22的内表面2b以及端盖2的侧壁部的内表面共同限定了位于端盖内的排气流动通路，该排气流动通路的出口由平坦部32的第一边缘3b、安装凸缘31的侧边缘3a、闭合端22的内表面以及端盖2的侧壁部的内表面共同限定，如图4所示。本申请发现，这种布置能够产生非常有益的技术效果。一方面，该布置使得进入端盖2内的排气加速，从而加快排气在混合器内的流动速度，这易于带走尿素溶液，从而进一步减少尿素在混合器内的结晶和沉积。另一方面，由于设置导流板3形成排气流动通路，使得进入排气入口部21的排气在排气流动通路内流动。因此，这种布置避免了排气直接向混合器本体内流动，使排气更集中，能够产生更好的涡流效果，并且能够使得排气在混合器内的流动速度更均匀，使得排气的流动路径的长度变长，更加有利于排气与氨气充分混合。优选地，排气入口部21的横截面积与排气流动通路的出口的横截面积的比值为1:1.2。

需指出的是，虽然图7中示出的导流板3包括安装凸缘31和平坦部32，但是，导流板的形式不限于此。作为示例，导流板可以不具有安装凸缘31，而仅具有平坦部32。在此情况下，平坦部32的与第二边缘3c相对的边缘形成导流板的第一安装部，该第一安装部安装至闭合端22的内表面2b，更具体地，安装至突出部26的弯曲部26a；平坦部32的第二边缘3c形成导流板的第二安装部，该第二安装部安装至端盖2的侧壁部的内表面。

作为另一示例，导流板可以包括安装凸缘31、平坦部32以及另一安装凸缘，所述另一安装凸缘从平坦部的第二边缘3c延伸，使得导流板的垂直于气体流动通路方向的截面大体呈U字形。在此情况下，安装凸缘31形成导流板的第一安装部，所述另一安装凸缘形成导流板的第二安装部，该第二安装部安装至端盖2的侧壁部的内表面。

作为又一示例，导流板可以不具有安装凸缘31，但具有平坦部32以及从平坦部的第二边缘3c延伸的另一安装凸缘。在此情况下，平坦部32的与第二边缘3c相对的边缘形成导流板的第一安装部，该第一安装部安装至闭合端22的内表面2b，更具体地，安装至突出部26的弯曲部26a；所述另一安装凸缘形成导流板的第二安装部，该第二安装部安装至端盖2的侧壁部的内表面。

在上述示例中，导流板的第一安装部安装至闭合端的内表面，导流板的第二安装部均安装至端盖2的侧壁部的内表面。导流板与闭合端的内表面、侧壁部的内表面共同限定排气流动通路，但不限于此，例如，第二安装部可以不具有凸缘。作为进一步的替代方案，当导流板的第二安装部为安装凸缘的形式时，该第二安装部也可以安装至闭合端的内表面，并且在此情况下，导流板与闭合端的内表面共同限定排气流动通路。

图8示出了排气在根据本实用新型的混合器内的流动路径的示意图。如图8所示，待处理的排气经由连接器1进入排气入口部21，并进入由导流板3、闭合端22的内表面2b以及端盖2的侧壁部的内表面共同限定的排气流动通路。排气朝向端盖的侧壁部的内表面进行涡旋运动(如图4中的箭头所示)，并进入混合器本体内。喷射器4将尿素和水的溶液喷射至混合器本体内，更具体地，喷射器4将尿素和水的溶液直接喷射至内壁8内，使得喷射到混合器本体内的尿素和水的溶液处于较高的温度，促进尿素分解成氨气和二氧化碳。进入混合器本体内的涡旋流动的排气与氨气混合，并且在混合器本体内进行涡旋流动，如图8中的带箭头的曲线所示。排气与氨气的混合气穿过下游挡板7的孔，到达下游的SCR反应器的入口，在SCR反应器内发生进一步反应。

本实用新型通过在混合器内形成螺旋流动路径来使排气与还原剂的混合路径变长，而不会显著增大混合器的尺寸。另外，本实用新型提高了排气在混合器内的流动速度及延长了流动路径，并在混合器内设置内壁来将经由喷射器喷射到混合器内的尿素溶液保持在较高的温度。因而减少了尿素在混合器内结晶、沉积的风险。

在此，已详细描述了本实用新型的示例性实施方式，但是应该理解的是，本实用新型并不局限于上文详细描述和示出的具体实施方式。在不偏离本实用新型的主旨和范围的情况下，本领域的技术人员能够对本实用新型进行各种变型和变体。所有这些变型和变体都落入本实用新型的范围内。而且，所有在此描述的构件都可以由其他技术性上等同的构件来代替。

附图标记列表

100 排气后处理装置

10 混合器

20 选择性催化还原反应器

1 连接器

2 端盖

21 排气入口部

22 闭合端

2a 闭合端的外表面

2b 闭合端的内表面

23 第一盖部的敞开端

24 第一盖部的轴向壳体部

25 第二盖部

3 导流板

31 导流板的安装凸缘

32 导流板的平坦部

3a 安装凸缘的侧边缘

3b 平坦部的第一边缘

3c 平坦部的第二边缘

4 喷射器

5 安装结构

51 安装结构的壳体

52 中空锥

53 槽口

6 喷射器本体的外壳

61 外壳的上游端

62 外壳的下游端

7 下游挡板

8 内壁