用于车辆排气系统的定量加料器和混合器技术方案

一种车辆排气系统，包括混合器和定量加料器，该定量加料器将还原剂喷洒到混合器中以便在将混合物引入到下游排气部件中之前使所述还原剂与发动机排气充分混合。定量加料器相对于在定量加料器轴线与理论圆柱面的相交处限定的点切向地定向，该理论圆柱面围绕混合器的中心轴线并且由可变半径限定。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于车辆排气系统的定量加料器和混合器
技术介绍
一种通过各种排气部件对由发动机产生的热排气进行处理以减少排放物并控制噪音的排气系统。该排气系统包括在选择性催化还原(SCR)催化器的上游喷射例如诸如尿素和水的溶液之类的还原剂的喷射系统。混合器位于SCR催化器的上游并对发动机排气和尿素转化的产物进行混合。定量加料器通常将尿素喷洒到排气流中。在一个已知的构型中，定量加料器安装至混合器的外周表面并且构造成朝向混合器的中央径向向内地引导喷洒。该构型具有尿素沉积物形成增多的缺点。
技术实现思路
在一个示例性实施方式中，车辆排气系统包括混合器和定量加料器，该定量加料器将还原剂喷洒到混合器中以便在混合物被引入到下游排气部件中之前使还原剂与发动机排气充分地混合。定量加料器沿切向方向安装。在以上实施方式的另一实施方式中，混合器限定沿着混合器的长度延伸的中心轴线，并且定量加料器限定中心定量加料器轴线，该中心定量加料器轴线相对于在定量加料器轴线与理论圆柱面相交处的点切向地定向，该理论圆柱面围绕中心轴线并由可变半径限定。在以上实施方式中的任一者的另一实施方式中，混合器包括邻近入口端部的上游挡板和邻近出口端部的下游挡板。上游挡板包括多个开口，所述多个开口中的一个开口比其余开口大，使得大部分的发动机排气流动穿过这一个开口。定量加料器定位在该一个开口的上游并且邻近这一个开口。在以上实施方式中的任一者的另一实施方式中，这一个开口由内周边缘和与内周边缘径向向外地间隔开的外周边缘限定，并且其中，中心定量加料器轴线沿着大致平行于与混合器的外周表面相切的线的方向延伸。在以上实施方式中的任一者的另一实施方式中，其中，中心定量加料器轴线距离外周边缘比距离内周边缘近。在另一示例性实施方式中，车辆排气系统包括第一排气部件、第二排气部件和混合器，该第一排气部件具有用于接收发动机排气的入口，该第二排气部件定位在第一排气部件的下游，该混合器定位在第一排气部件的下游、第二排气部件的上游。混合器具有构造成接收离开第一排气部件的发动机排气的入口端部和构造成将涡旋的发动机排气引向第二排气部件的出口端部。混合器具有邻近入口端部的上游挡板和邻近下游端部的下游挡板，其中，上游挡板包括挡板开口，大部分的发动机排气经由该挡板开口流入到混合器中。定量加料器将还原剂喷洒到混合器中，其中，定量加料器在挡板开口的上游处安装至混合器的外周表面。定量加料器限定中心定量加料器轴线，该中心定量加料器轴线相对于在定量加料器轴线与理论圆柱面相交处的点切向地定向，该理论圆柱面围绕中心轴线并且由可变半径限定。本申请的这些以及其它特征通过以下说明书和附图将被更好地理解，以下为简略描述。附图说明图1示意性地图示了带有根据本专利技术的混合器的排气系统的一个示例。图2为图1的混合器的局部部段的侧视图。图3为图2的混合器的入口端视图。图4为图2的混合器的出口端立体图。图5为图2的混合器的俯视图。图6为混合器的立体图。图7为混合器的端视图。图8为混合器的截面图。图9为一系列定量加料器位置的示意图。图10示出上游挡板的端视图。图11示出限定第一平面的混合器的局部截面图。图12示出限定第二平面的图12的混合器。具体实施方式图1示出一种车辆排气系统10，该车辆排气系统10通常通过各种上游排气部件14对由发动机12产生的热的排气进行处理以减少排放物并控制噪音。各种上游排气部件14可包括下述部件中的一个或多个：管、过滤器、阀、催化器、消声器等。在一个示例性构型中，上游排气部件14将排气引导到具有入口18和出口20的柴油氧化催化器(DOC)16中。DOC16的下游可设置有柴油颗粒过滤器(DPF)21，该DPF21通常用于从排气中移除污染物。DOC16与可选的DPF21的下游为具有入口24和出口26的选择性催化还原(SCR)催化器22。出口26将排气通至下游排气部件28。可选地，部件22可包括配置成执行选择性催化还原功能和颗粒过滤功能的催化器。各种下游排气部件28可包括下述部件中的一个或多个：管、过滤器、阀、催化器、消声器等。这些上游部件14和下游部件28能够根据车辆用途和可用的封装空间以各种不同的构型和组合来安装。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用于产生排气的涡旋(swirling)运动或旋转运动。可以使用任何类型的混合元件，例如在US2012/0216513中阐述的混合元件，该专利被转让给了本专利技术的受让人并通过参引结合到本文中。喷射系统32用于将例如诸如尿素和水的溶液之类的还原剂从SCR催化器22的上游喷射到排气流中使得混合器30能够将尿素和排气充分地混合在一起。喷射系统32通常包括流体源34、定量加料器36、以及控制尿素的喷射的控制器38。混合器30在图2至图5中更详细地示出。混合器30包括混合器本体，该混合器本体具有入口端部42(图3)和出口端部44(图4)，该入口端部42构造成接收发动机排气，该出口端部44构造成将涡旋的发动机排气和由尿素转化得到的产物的混合物引导到SCR催化器22中。如在图3至图5中所示，混合器本体包括由外周表面64围绕的上游挡板60和下游挡板62。上游挡板构造成引发排气流的涡旋。混合器还包括朝向混合器30的中心面向内的内周表面52。入口42处的上游挡板60包括大开口66(图3)，该大开口66接收大部分的排气(接收至少60％的排气质量流量(massflowrate))并且其构造成引发涡旋运动。上游挡板60还包括多个孔眼68，所述多个孔眼68确保排气的最优的均质化并减小背压。下游挡板62包括多个开口70和偏导部72，排气通过所述多个开口70和偏导部72离开。混合物主要通过最大的开口70A离开。能够在US2012/0216513中找到关于上游挡板60和下游挡板62的操作的另外的细节。混合器本体的外周表面64包括定量加料器安装区域，该定量加料器安装区域具有用于接纳定量加料器36的开口80。上游挡板60和下游挡板62沿着混合器30的长度在轴向方向上彼此间隔开。用于定量加料器的开口80定位在两个挡板之间使得尿素在开口66的上游的位置处喷洒到涡旋的气流中。混合器30限定沿着混合器30的长度延伸的中心轴线A1(图5)。定量加料器36限定中心定量加料器轴线A2，该中心定量加料器轴线A2如在图3中示出的相对于混合器30的中心轴线A1切向地——即非径向地——定向。如此，定量加料器36构造成沿远离混合器30的中心的方向喷洒尿素使得尿素在被喷洒时不被朝向中心轴线A1引导而是被朝向混合器30的内周壁引导。因此，定量加料器36构造成朝向内周表面52喷洒还原剂，使得中心定量加料器轴线A2不与混合器的中心轴线A1相交。定量加料器被安装至外周表面64以通过内周表面52中的开口80(图3)喷洒尿素。定量加料器36被定向成使得喷洒从开口80沿着不与中心轴线A1相交的定量加料器路径朝向对面的壁部82被引导。在喷洒物离开定量加料器36时，喷洒物与涡旋的排气流相结合使得混合物绕中心轴线A1涡旋。混合器30具有由垂直轴线V和水平轴线H限定的横截面区域，垂直轴线V在垂直平面P1中与中心轴线A1垂直,水平轴线H在水平平面P2中与垂直平面P1和中心轴线A1都垂直。垂直平面P1沿着本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种车辆排气系统，包括：混合器，所述混合器具有构造成接收发动机排气的入口端部和构造成将发动机排气引向下游排气部件的出口端部，并且其中，所述混合器限定沿着所述混合器的长度延伸的中心轴线；以及定量加料器，所述定量加料器构造成将还原剂喷洒到所述混合器中，所述定量加料器限定中心定量加料器轴线，所述中心定量加料器轴线相对于限定在所述定量加料器轴线与理论圆柱面的相交处的点切向地定向，所述理论圆柱面围绕所述中心轴线并且由可变半径限定。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种车辆排气系统，包括：混合器，所述混合器具有构造成接收发动机排气的入口端部和构造成将发动机排气引向下游排气部件的出口端部，并且其中，所述混合器限定沿着所述混合器的长度延伸的中心轴线；其中所述混合器具有邻近所述入口端部的上游挡板和邻近所述出口端部的下游挡板，并且其中，所述上游挡板包括多个开口，所述多个开口中的一个开口比其余开口大，使得大部分的所述发动机排气流动穿过所述的这一个开口；定量加料器，所述定量加料器构造成将还原剂喷洒到所述混合器中，其中所述定量加料器定位在所述的这一个开口的上游并且邻近所述的这一个开口，并且所述定量加料器限定中心定量加料器轴线，所述中心定量加料器轴线相对于限定在所述定量加料器轴线与理论圆柱面的相交处的点切向地定向，所述理论圆柱面围绕所述中心轴线并且由可变半径限定；以及其中，所述可变半径限定在相对于所述的这一个开口的宽度限定的半径范围内。2.根据权利要求1所述的车辆排气系统，其中，所述定量加料器构造成沿远离所述混合器的中心的方向喷洒所述还原剂。3.根据权利要求2所述的车辆排气系统，其中，所述混合器具有外周表面和内周表面，并且其中，所述定量加料器构造成朝向所述内周表面喷洒所述还原剂。4.根据权利要求1所述的车辆排气系统，其中，所述中心定量加料器轴线沿着大致平行于与所述混合器的外周表面相切的线的方向延伸。5.根据权利要求1所述的车辆排气系统，其中，所述的这一个开口由内周边缘和与所述内周边缘径向向外地间隔开的外周边缘限定，并且其中，所述中心定量加料器轴线距离所述外周边缘比距离所述内周边缘近。6.根据权利要求1所述的车辆排气系统，其中，所述点能够在所述可变半径的多个半径边界之间变化。7.根据权利要求6所述的车辆排气系统，其中，所述宽度位于所述的这一个开口的内周边缘和外周边缘之间，由与所述中心轴线的径向距离限定，并且其中所述多个半径边界在所述的这一个开口的所述宽度之内限定所述半径范围，并且其中所述可变半径能够在所述多个半径边界之间的各处变化以限定围绕所述中心轴线的理论圆柱面的范围，并且其中每个可变半径限定相关的理论圆柱面。8.根据权利要求1所述的车辆排气系统，其中，所述定量加料器将所述还原剂喷洒到所述上游和下游挡板之间以及所述的这一个开口上游的空间。9.一种车辆排气系统，包括：第一排气部件，所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯·查普曼，爱德华多·阿拉诺，菲利普·纳佩，埃里克·奥塔维亚尼，
申请(专利权)人：佛吉亚排放控制技术美国有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US