用于提供给紧凑型混合器的模块化混合器入口和混合器组件的制作方法

文档序号:9782783阅读:381来源:国知局
用于提供给紧凑型混合器的模块化混合器入口和混合器组件的制作方法
【专利说明】用于提供给紧凑型混合器的模块化混合器入口和混合器组件
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2014年10月24日提交的美国临时专利申请第62/068,173号的优先权。
【背景技术】
[0003]排气系统通过各种排气部件来传送由发动机产生的热的排气,以减少排放物并控制噪音。该排放系统包括柴油颗粒过滤器(DPF),该柴油颗粒过滤器(DPF)构造成在排气进入下游排放系统部件之前将颗粒污染物从排气流移除。在一个已知的构型中,该排气系统包括具有定量加料器的喷射系统,该喷射系统将还原剂喷射到DPF的下游和选择性催化还原(SCR)催化器的上游的排气中。在SCR催化器的上游定位有混合器,并且该混合器将发动机排气和尿素转化的产物混合。定量加料器安装至混合器的外周表面。
[0004]在一个已知的构型中,SCR催化器和混合器组装为具有混合器入口和SCR催化器出口的第一模块,并且DPF组装为具有DPF入口和DPF出口的第二模块。第一模块和第二模块经由DPF出口和混合器入口彼此连接。不同车辆应用中的封装限制要求第一模块和第二模块相对于彼此以多个不同的位置定向。模块的入口和出口必须重新构造成适应这些不同的安装定向,这是耗时的并且由于部件增加而增大了制造成本。
[0005]此外,重要的是,混合器要能够将所喷射的流体与排气充分地混合。因此,在各种安装构型中的每个构型中,混合器入口必须构造成使得排气被有效地引导到混合器中。

【发明内容】

[0006]根据一个示例性的实施方式,一种用于车辆排气系统的混合器组件包括具有上游端部和下游端部的混合器。该混合器限定构造成来混合排气的内腔。混合器入口本体具有封闭端部和开放端部,该开放端部附接至混合器的上游端部。该混合器入口本体包括从封闭端部延伸至开放端部以围绕中心轴线的外周表面。该外周表面包括入口端口,并且封闭端部包括螺旋成形部,该螺旋成形部使离开入口端口的排气开始漩涡运动。
[0007]在另一示例性的实施方式中,此组件包括具有定量加料器的喷射系统,该喷射系统将还原剂喷射到排气中,并且其中,入口端口构造成接收来自车辆发动机的排气,并且其中,混合器构造成将排气引向下游排气部件,并且其中,还原剂在位于混合器入口本体的下游以及下游排气部件的上游的位置处被喷射到排气中。
[0008]在另一示例性的实施方式中,下游部件包括SCR催化器,并且其中,混合器入口本体、混合器和SCR催化器组装在一起,以形成限定第一中心轴线的第一模块组件。第二模块组件限定第二中心轴线,其中,第二模块组件至少包括DPF和过滤器出口,并且其中,该过滤器出口联接至混合器入口本体以将第一模块组件和第二模块组件彼此连接,使得第一中心轴线和第二中心轴线相对于彼此以多个不同的安装方向定向。
[0009]在另一示例性实施方式中,入口端口为切向定向的入口端口,该切向定向的入口端口由不与中心轴线相交的入口端口轴线限定。
[0010]在另一示例性实施方式中,入口端口由与中心轴线相交的入口端口轴线限定。
[0011]在另一示例性实施方式中,此组件包括穿孔板,该穿孔板定位在离开混合器入口本体的出口与进入混合器的入口之间。
[0012]本发明的这些特征和其他特征可以通过以下的说明和附图最佳地理解,以下为附图的简略说明。
【附图说明】
[0013]图1示出了车辆排放系统的高度示意性的视图。
[0014]图2A为根据本发明的包括混合器入口的模块组件的一个示例。
[0015]图2B为根据本发明的包括混合器入口的模块组件的另一示例。
[0016]图2C为根据本发明的包括混合器入口的模块组件的另一示例。
[0017]图3A为在模块组件中使用的混合器的一个示例的侧视图。
[0018]图3B为图3A的混合器的立体的上游端视图。
[0019]图3C为图3A的混合器的立体的下游端视图。
[0020]图4A为根据本发明的包括混合器和混合器入口的混合器组件的一个示例。
[0021]图4B为根据本发明的包括混合器和混合器入口的混合器组件的另一示例。
[0022]图4C为根据本发明的包括混合器和混合器入口的混合器组件的另一示例。
[0023]图4D为根据本发明的包括混合器和混合器入口的混合器组件的另一示例。
[0024]图5为图4B的混合器组件的部分截面侧视图。
[0025]图6为上游入口挡板被移除以实现更紧凑构型的混合器组件的另一示例的部分截面侧视图。
[0026]图7为图6的混合器组件的立体端视图。
[0027]图8为图7的混合器组件的侧视图。
[0028]图9A为与图7类似的视图,但示出了位于混合器组件内的内壁构件。
[0029]图9B为图9A的混合器的截面端视图。
[0030]图1OA为与图6类似的另一混合器组件的上游封闭端的视图。
[0031]图1OB为图1OA的混合器组件的下游开放端的视图。
[0032]图1OC为图1OA的混合器组件的分解图。
[0033]图11为示出了入口端口构型的一个示例的侧视图。
[0034]图12为图11的构型的俯视图,其中示出了入口位置的角度范围。
[0035]图13A为连接至相邻的模块的混合器组件的上游端视图。
[0036]图13B为图13A的混合器组件的下游端视图。
[0037]图14A为具有穿孔板的模块组件的侧截面图。
[0038]图14B为图14A的穿孔板的端视图。
[0039]图15A为示出了已安装的穿孔板构型的立体图。
[0040]图15B为图15A的不具有穿孔板的构型的立体图。
[0041]图16A为居中式混合器入口的下游端视图。
[0042]图16B为图16A的混合器入口的上游端视图。
[0043]图16C为图16A的混合器入口的立体图。
【具体实施方式】
[0044]图1示出了车辆排放系统10的示意图,如已知的,该车辆排放系统10通过各种排气部件14来传送由发动机12产生的热的排气,以减少排放物并控制噪音。各种排气部件14可以包括下述部件中的一者或多者:管、过滤器、阀、催化器、消声器等。排气经由尾管16离开排气系统10。
[0045]在一个示例构型中(图2A至图2C),排气部件14包括柴油颗粒过滤器(DPF) 18,该柴油颗粒过滤器(DPF) 18构造成在排气进入下游排气系统部件之前将颗粒污染物从排气流移除。在一个已知的构型中,排气系统10包括具有喷射器或定量加料器22的喷射系统20,该喷射系统例如将诸如尿素和水的溶液之类的还原剂喷射到DPF 18的下游和选择性催化还原(SCR)催化器24的上游的排气中。在SCR催化器24的上游定位有混合器30,并且该混合器30将发动机排气以及尿素转化的产物混合。定量加料器22安装至混合器30的外周表面34。
[0046]在一个已知的构型中,SCR催化器24和混合器30组装为具有混合器入口 42和SCR催化器出口 44的第一模块40。DPF 18组装为具有DPF入口 52和DPF出口 54的第二模块50。第一模块40和第二模块50经由DPF出口 54和混合器入口 42彼此连接。这种连接可以为例如图2A和图2B中示出的直接连接,或者根据封装限制,可以使用如图2C中所示的额外的导管或管连接件60。
[0047]此外,模块40、50之间的连接元件构造成使得第一中心轴线Al和第二中心轴线A2可以相对于彼此以多个不同的安装方向定向。为了实现这一点,在一个示例构型中,本发明将混合器入口 42、SCR催化器出口 44、DPF入口 52和DPF出口 54设置为共用部件。因此,这些部件中的所有四个部件可以形成为同一部件,或者所述四个部件的任何子组合可以形成为同一部件。这大大地降低了成本并且减少了用于模块的部件。
[0048]重要的是,无论第一模块40与第二模块50之间的定向如何,混合器30都能够将来自定量加料器22的喷射流体与排气充分地混合。混合器30可以包括不同的混合构型;然而,在优选实施方式中,混合器30包括紧凑型混合器。在于2013年9月28日提交的申请PCT/US2012/057886中可以找到这种紧凑型混合器的一个示例,该申请转让给了本申请的受让人并通过参引并入到本文中。
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