本实用新型涉及车辆发动机排放控制领域，尤其涉及一种车辆排气后处理总成。
背景技术：
近年来，对于车辆的排放与油耗的法规日趋严格，严格的油耗法规限制，需要发动机充分燃烧，充分燃烧的代价是排气中氮氧化合物含量增大，这又被严格的排放法规所限制，在欧洲“欧VI”柴油发动机排放标准中，柴油机汽车颗粒排放应低于10mg/kwh、氮氧化物排放应低于460mg/kwh。因此，在日益严格的排放与油耗标准，以及发动机小型化、轻量化的要求下，排气后处理系统也应作出相应改进，如增加发动机废气再循环系统，但这使得发动机的温度降低，部分燃油未充分燃烧，未燃碳氢以及颗粒物排放增多，因此，在日益严格的排放与油耗标准，以及发动机小型化、轻量化的要求下，排气后处理系统也必须相应改进，以适应政府法规要求。
现有技术的车辆排气后处理系统管路较长，目的是为了给排气提供充分的混合空间，在管路中达到较好的均匀性，有利于排气与催化剂充分接触。但由于为满足“欧VI”柴油发动机排放标准设置的废气再循环系统，使得排气温度进一步降低，若排气仍要经过较长的管路，可能会导致在选择性催化还原时反应温度不够以及对解决尿素结晶带来更大的挑战，导致氮氧化物处理效果不佳。因此，为满足车辆的排放与油耗要求，需要开发一种结构紧凑，兼顾排气均匀性，尽可能提高保温效果来改善尿素结晶问题的排气后处理总成装置。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于提供一种车辆排气后处理总成，其具有结构紧凑、混合均匀优点。
根据本实用新型一方面的一种车辆排气后处理总成，其包括：
一种车辆排气后处理总成，包括至少两处理部，各处理部包括处理部壳体，两处理部壳体之间的组装连接结构包括连接端、密封垫片、连接管、抱箍，所述连接端是所述两处理部壳体中的一个处理部壳体的外扩延伸部，所述连接管从所述两处理部壳体中的另一个处理部壳体上设置，具有相对该另一个处理部壳体的端部外扩的外扩部以及自该外扩部末端渐缩的缩口部，所述缩口部的外侧与所述外扩延伸部的内侧面面相对，并夹设所述密封垫片，所述抱箍抱在所述外扩延伸部的外侧以及所述外扩部的外侧，迫使所述缩口部的外侧与所述外扩延伸部的内侧相抵，以将所述连接端与所述连接管抱紧。
在一个实施例中，所述连接管焊接于所述另一个处理部壳体，或者所述连接管一体成型于所述另一个处理部壳体。
在一个实施例中，所述连接管焊接于所述另一个处理部壳体，各所述处理部壳体的外壁均设置有隔热结构，所述隔热结构包括隔热材料、隔热壳体，所述隔热材料与对应的处理部壳体直接接触，所述隔热壳体包围所述隔热材料。
在一个实施例中，所述隔热结构还包括加强筋，所述加强筋分别设置于所述隔热壳体的内壁与所述处理部壳体的外壁之间。
在一个实施例中，所述隔热壳体包括将隔热材料进行周向密封的隔热罩、将隔热材料进行轴向密封的挡板，所述隔热罩由钢板卷绕焊接而成。
在一个实施例中，所述至少两处理部的一个处理部为颗粒捕获器，该颗粒捕获器还包括颗粒过滤器、衬垫、钢丝环、挡圈，所述衬垫设置在所述颗粒过滤器与该颗粒捕获器的处理部壳体之间，所述挡圈固定在该颗粒捕获器的处理部壳体的内周面，所述钢丝环固定在所述挡圈的一端，所述颗粒过滤器下游侧的一端的端面与所述钢丝环在轴向上抵接，所述衬垫与所述钢丝环在轴向上存在空隙。
在一个实施例中，所述车辆排气后处理总成包括：
进气部，用于接收车辆发动机燃烧产生的排气；
第一处理部，包括第一处理部壳体；
第二处理部，设置在第一处理部下游侧，包括第二处理部壳体；
第三处理部，设置在第二处理部下游侧，包括第三处理部壳体；以及
出气部，用于排出经过处理后的排气；
其中，所述第一处理部壳体、第二处理部壳体、第三处理部壳体中的相邻处理部壳体的至少一部分可拆卸地组装通过所述组装连接结构连接。
在一个实施例中，所述进气部包括端锥、隔板，所述端锥包括进气口，用于接收车辆发动机燃烧产生的排气，所述隔板包括气流孔区，所述气流孔区分布有用于排气通过的气流孔。
在一个实施例中，所述端锥包括沿所述端锥的大端周向分布的至少两处自内侧面凸出的内凸部；所述隔板还包括连接区，所述连接区包括于所述气流孔区周向边缘沿径向外扩并轴向凸出的连接区环面，以及于所述连接区环面周向分布的至少两处轴向凸出的外凸部，所述连接区环面与所述内凸部在轴向抵接，所述外凸部与所述内凸部在周向相抵。
在一个实施例中，所述进气部、所述出气部配置成侧进端出或者侧进侧出或者端进端出或者端进侧出；所述第三处理部还包括氨氧化催化剂；所述第一处理部包括氧化催化剂，所述第二处理部包括颗粒过滤器，所述第三处理部包括混合器；在对应所述氧化催化剂下游侧与所述颗粒过滤器上游侧之间的所述第一处理部壳体上、对应所述颗粒过滤器下游侧与所述混合器上游侧之间的所述第三处理部壳体上，分别设置有压力传感器取气口；在所述进气部、对应所述氧化催化剂下游侧与所述颗粒过滤器上游侧之间的所述第一处理部壳体上、对应所述颗粒过滤器下游侧与所述混合器上游侧之间的所述第三处理部壳体上、出气部设置有温度传感器取气口；在所述进气部、所述出气部设置有氮氧化物浓度传感器取气口；在对应所述氧化催化剂下游侧与所述颗粒过滤器上游侧之间的第一处理部壳体或所述出气部设置有颗粒浓度传感器取气口。
本实用新型的进步之处在于，通过壳体之间的可拆卸连接保证排气总成的模块化、进气部的端锥结构用以保证排气的均匀性，在壳体的连接处采用连接管与抱箍的连接结构以使结构紧凑，壳体外壁增设隔热结构以保证气体温度使氮氧化物得到充分反应等设计，使得本使用新型的排气后处理总成在满足日益严苛的排放标准的前提下，兼顾加工成本，装配工艺以及适应整车布置空间的匹配性。
附图说明
本实用新型的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：
图1为根据本实用新型一实施例的车辆排气后处理总成的俯视图。
图2为根据本实用新型一实施例的车辆排气后处理总成的内部结构图。
图3为图2的A处放大视图。
图4为根据本实用新型另一实施例的用于车辆排气系统的连接管结构图。
图5为图2的B处放大视图。
图6为根据本实用新型一实施例的车辆排气后处理总成的端锥的结构图。
图7为根据本实用新型一实施例的车辆排气后处理总成的隔板的结构图。
图8为根据本实用新型一实施例的车辆排气后处理总成的端锥与隔板之间轴向定位的结构图。
图9为根据本实用新型一实施例的车辆排气后处理总成的端锥与隔板之间周向定位的结构图。
图10为根据本实用新型一实施例的车辆排气后处理总成的钢丝环与挡圈的结构图。
图11为根据本实用新型又一实施例的车辆排气后处理总成的某角度的视图。
图12为根据本实用新型再一实施例的车辆排气后处理总成的内部结构图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本实用新型作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型显然能够以多种不同于此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本实用新型的保护范围。
需要注意的是，附图均仅作为示例，不应该以此作为对本实用新型实际要求的保护范围构成限制。
图1-图2示出本实用新型一实施例的车辆排气后处理总成的俯视图及内部结构。工作过程中，内燃机燃烧产生排气，通过管道排出，管道通过法兰盘与排气后处理总成1的进气部2连接，进气部2包括端锥3、隔板4；排气通过进气部2进入后处理总成1后，在端锥3、隔板4的空间中进行充分的气流运动后达到较佳的混合均匀性，之后进入第一处理部5进行未燃碳氢、一氧化碳的氧化处理，接着，排气进入第二处理部6进行颗粒过滤，接下来，排气进入第三处理部7进行氮氧化物的还原处理，最后经过出气部13排出大气。
排气在从端锥3的进气口中进入后，在端锥3与隔板4形成的空间中进行充分流动后流过隔板4，经过计算机模拟结果显示，排气在端锥3与隔板4的空间中混合均匀度为0.95以上，满足了后续处理中对排气均匀度的要求，因此排气不需要如现有技术的排气后处理总成一样经过很长进气管路才达到均匀的混合效果，端锥与隔板的设计，达到了在有限空间内实现排气均匀混合的目的，缩短了系统长度，提高了系统的紧凑性。如图6所示，端锥3的大端沿周向分布有自内侧面凸出的内凸部31，如图7所示，隔板4包括气流孔区41、连接区42，排气通过气流孔区41的气流孔411流过隔板4，连接区42包括于气流孔区41周向边缘沿径向外扩并轴向凸出的连接区环面420，以及于连接区环面420周向分布的轴向凸出的外凸部421。如图8所示，在组装时，隔板4的连接区环面420与端锥3的内凸部31的内壁靠近端锥3径向边缘的一侧轴向抵接，实现了隔板4的轴向定位；同时，如图9所示，外凸部421与内凸部31内壁在周向相抵，实现了隔板的周向定位，为实现轴向与周向定位功能，连接区42分布有至少两处外凸部421，端锥3至少分布有两处内凸部31，如图6、图7，连接处42分布有两外凸部421，端锥3分布有三处内凸部31。该定位结构的设计，使得排气后处理总成发动机装配、车辆总装、以及车辆行驶中产生的振动，均不会影响端锥3与隔板4在初始装配时的相对位置，保证了端锥3与隔板4之间形成的用于排气混合的空间稳定，从而保证了排气混合均匀的效果。
再结合图2，排气经过隔板4后进入第一处理部5，进行排气的氧化处理，将排气中的未燃碳氢、一氧化碳等成分在氧化催化剂51的作用下被氧化为二氧化碳与水。氧化催化剂51由衬垫52支撑，如图2、图3所示的第一处理部壳体53与第二处理部壳体63的连接结构，第一处理部壳体53靠近第二处理部壳体63的一端外扩延伸为连接端531，第二处理部壳体63靠近第一处理部壳体53的一端设置有连接管631，连接管631具有相对第二处理部壳体63的端部外扩的外扩部6311以及自外扩部6311的大端延伸并渐缩的缩口部6312，缩口部6312的外侧与连接端531的内侧面面相对，并夹设密封垫片10，形成面密封结构，用以保证后处理总成的密封；抱箍11抱在连接端531的外侧以及外扩部6311的外侧，迫使缩口部6312的外侧与连接端531的内侧相抵，以将连接端531与连接管631抱紧，实现第一处理部壳体53与第二处理部壳体63的可拆卸连接。连接管631可以如图3所示焊接在第二处理部壳体63的外壁，如此所需的连接管631长度较短；也可以如图4所示的本实用新型另一实施例，连接管631与第二处理部壳体63一体成型，如此需要消耗较多的连接管材料，但使壳体之间的连接更为稳定。该连接结构相对于常用的法兰盘结构连接而言，壳体之间重叠的连接长度更长，从而缩短了整个后处理总成的长度，使得装置紧凑，同时，采用结构简单的抱箍11替换法兰盘，也降低了的后处理总成1的制造成本。
继续参照图2，排气经过第一处理部5的氧化处理之后，进入第二处理部6进行颗粒处理。第二处理部6包括颗粒过滤器61。排气沿轴向经过颗粒过滤器61，在排气后处理总成1长时间工作之后，颗粒过滤器61将沉积一定量的颗粒，阻碍排气的气流运动，使排气背压显著增大，因此，如图1，需要在氧化催化剂51下游侧与颗粒过滤器61上游侧之间的第一处理部壳体53上、对应颗粒过滤器61下游侧与混合器71上游侧之间的第三处理部壳体73上，分别设置压力传感器的取气口54、75，用于探测排气背压经过第二处理部6前后的压力差，将排气背压的压力差及时反馈给控制系统，若压力差过大，则需要清理或更换颗粒过滤器61。同时，排气背压过大很可能导致颗粒过滤器61发生轴向位移，影响后处理总成的稳定性。如图5所示，颗粒过滤器61由衬垫65支撑，挡圈64固定在第二处理部壳体63的内周面，在颗粒过滤器61靠近第三处理部7的一端的端面，相邻设置有钢丝环62，所述钢丝环由多个钢丝缠绕而成，其截面形状包括但不限于图5所示的矩形，还可以是正方形等其它形状。钢丝环62与颗粒过滤器61靠近第三处理部壳体73的一端的端面在轴向上抵接，衬垫65与钢丝环62在轴向上存在空隙。现有技术中一般将挡止件与衬垫65靠近第三处理部壳体73的一端的端面在轴向相抵，但在实际运行中，容易由于衬垫65的热膨胀导致挡止件的轴向位移而失效，因此本实用新型将钢丝环62设置于颗粒过滤器61一端的端面，给衬垫65预留了足够的热膨胀空间。如图10，钢丝环62与挡圈64连接为一体，挡圈64的缺口处用于与第二处理部壳体63的焊接固定。通过钢丝环62与挡圈64的设置，阻止了颗粒过滤器61的轴向位移，使得颗粒过滤器61在排气背压升高后依然保持位置的稳定。
继续参照图2，排气经过颗粒过滤后，即进入第三处理部7，进行排气的氮氧化物还原处理。与上述连接结构类似的，如图5所示，第三处理部壳体73靠近第二处理部壳体63的一端外扩延伸为连接端731，第二处理部壳体63靠近第三处理部壳体73的一端设置有连接管631，连接管631具有自第二处理部壳体63的端部外扩的外扩部6311以及外扩部6311的大端延伸并渐缩的缩口部6312，连接端731的内侧与缩口部6312的外侧之间设置有密封垫片10，抱箍11抱在连接端731的外侧以及外扩部6311的外侧，迫使连接端731的内侧与缩口部6312的外侧彼此相抵，并将密封垫片10夹紧，以此将连接端731与连接管631夹紧，实现第二处理部壳体63与第三处理部壳体73的连接。
继续参照图2，排气在混合器71中与尿素溶液均匀混合，混合器71的构造如申请号201720928649.9的中国实用新型专利所示或者其他类型的混合器，此处不再赘述。混合器71喷射的尿素分解为氨气，与排气混合均匀，理论上来说，混合距离越长，两者的混合均匀性越好。相对于现有的一体成型的排气总成的外壳而言，本实用新型采用各处理部之间的可拆卸连接方式，可使排气处理总成根据用户的需求进行模块化的定制组装，节省了高额的模具费用，如图11所示的本实用新型的另一实施例，其为了进一步提高排气与尿素的混合效果，第三处理部7由更改了的第三处理部8替代，将排气经过混合器后与氨气的混合距离加长，若后处理总成为一体成型外壳，则需要重新开模，采用可拆卸连接、模块化的设计，即可方便实现特定模块的更改，并且，采用前述的端锥-隔板的进气混合结构、连接端－密封垫片－连接管的连接结构，缩短了排气后处理总成的长度，因此即使采用加长的第三处理部8，也不会影响总成的整体长度以及在整车中的布置。
与氨气混合均匀后的排气，在180摄氏度以上的温度，选择性催化还原催化剂72上发生氮氧化物与氨气的氧化还原反应，生成氮气，经过第三处理部7的排气，其氮氧化物的处理率在95％以上。然而，为适应更为严格的油耗法规，燃烧产生排气的温度将进一步降低，因此，为保证混合器中尿素的充分分解，减少尿素结晶，以及选择性催化还原的快速进行，必须保证排气在处理过程中保持在较高的温度。在第一处理部壳体53、第二处理部壳体63、第三处理部壳体73外壁均设置有隔热结构9，其包括与各处理部壳体接触的隔热棉91、将隔热棉91包围的隔热壳体；隔热壳体包括将隔热棉周向密封的隔热罩92、将隔热棉91轴向密封的挡板93，若隔热罩92的轴向长度较长，为防止其在总装过程中发生形变，隔热罩92内臂与各处理部壳体外壁之间还应分别设置有加强筋94，以增强隔热结构9的刚度。其中，隔热罩92由钢板制造而成，采用卷绕的方式直接包覆在相应的壳体外壁上，包覆完成后多余的钢板部分，焊接到已成型的隔热罩上，此种加工方法，不需要专门开模具，节约了制造成本。
如上所述，排气在第一处理部5发生氧化反应时，将放出热量导致排气温度升高，而排气与混合器71喷射的尿素溶液混合，将降低排气温度，而排气在选择性催化剂72上发生反应的必要条件是反应温度在180摄氏度以上，因此，需要监控排气在后处理总成1中的温度变化。如图1、图2所示，在进气部2端锥3、对应氧化催化剂51下游侧与颗粒过滤器61上游侧之间的第一处理部壳体53上、对应颗粒过滤器61下游侧与混合器71上游侧之间的第三处理部壳体73上、出气部13端锥14分别设置有温度传感器取气口95、96、97、98，温度传感器取气口设置在进气部2、出气部13，原因在于这两个位置的气流运动充分，能够充分、有效地采集温度数据；而设置在对应氧化催化剂51下游侧与颗粒过滤器61上游侧之间、颗粒过滤器61下游侧与混合器71上游侧之间，则是要通过温度的变化监测氧化反应、选择性还原反应的反应率。同样地，为了监测排气中氮氧化物的浓度变化，在进气部2与出气部13分别设置有氮氧化物浓度传感器取气口15、16，为了监测后处理总成对排气中颗粒的处理效果，在对应氧化催化剂51下游侧与颗粒过滤器61上游侧之间的第一处理部壳体53或出气部13设置有颗粒浓度传感器取气口(未图示)。
若实际中需适应更为严格的排放标准，则排气经过混合器71时，混合器71应过量喷射尿素，以进一步提高氮氧化物的处理率，但经过选择性还原反应后，由于过量喷射尿素，处理后的排气中还剩余有大气污染物氨气，因此在选择性催化还原催化剂72之后还设置有处理剩余氨气的氨氧化催化剂74，将反应剩余的氨气氧化为氮气。
本实用新型的排气后处理总成可匹配多种发动机的布置形式与安装需求，如图12所示的本实用新型又一实施例的结构图，更改了的进气部12的轴心线与后处理总成1的轴心线垂直，出气部13的轴心线与后处理总成1的轴心线平行，即“侧进端出”。同理，本实用新型的排气后处理总成的进气部与出气部也可以布置成侧进侧出、端进侧出等形式。
综上，本实用新型针对目前日趋严格的油耗与排放法规对排气后处理总成提出的新要求，在进气端设计了一种新型的端锥结构用以保证排气的均匀性，在壳体的连接处采用连接管与抱箍的连接结构以使结构紧凑，壳体外壁增设隔热结构以保证气体温度使氮氧化物得到充分反应等设计，使得本使用新型的排气后处理总成在满足日益严苛的排放标准的前提下，兼顾加工成本，装配工艺以及整车匹配性。
本实用新型虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本实用新型，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本实用新型权利要求所界定的保护范围之内。