混合器与阀组件制造技术

本发明专利技术提供了一种用于车辆排气系统的混合器组件，该混合器组件包括：混合器壳体，该混合器壳体限定内腔，该内腔构造成接纳发动机排气；以及上游挡板，该上游挡板定位在混合器壳体的入口端部处。上游挡板包括具有开口区域的板，开口区域包括固定几何构型，排气通过开口区域进入内腔。阀能够从闭合位置朝向打开位置移动以提供可变几何构型，该可变几何构型改变开口区域以减小回压。

Mixer and Valve Assembly

【技术实现步骤摘要】
混合器与阀组件
技术介绍
排气系统通过多种排气部件传导由发动机产生的热排气以减少排放并控制噪音。排气系统包括喷射系统，该喷射系统将柴油机排气流体(DEF)或者比如说例如水和尿素的溶液之类的还原剂喷射在选择性催化还原(SCR)催化器的上游。混合器定位在SCR催化器的上游，并且混合器将发动机排气与尿素转化产物混合。喷射系统包括将尿素喷射到排气流中的定量配给器。尿素应当在到达SCR催化器之前尽可能多地转化为氨(NH3)。因此，液滴喷雾的尺寸在实现该目标中起重要作用。产业正朝着提供更紧凑的排气系统的方向发展，这种发展趋势使得排气系统的体积减小。喷射较大尺寸液滴的喷射系统当在更紧凑的排气系统构型中使用时可能无法提供充分的尿素转化。因此，这些更紧凑构型需要液滴尺寸更小的定量配给器，以使得尿素更有效地转化成氨。然而，通过小型液滴定量配给器产生的喷雾易受回流影响，这会导致沉积物生成的增加。此外，如已知的，混合器内的回压随着通过混合器的体积排气流量的增加而增大。增大的回压提供了减少沉积物生成的益处。在具有较低体积流量并因此具有由混合系统产生的较低回压的发动机操作点处，沉积物生成的风险更高。沉积物会随着时间的推移而累积并对系统操作产生不利影响。
技术实现思路
在一个示例性实施方式中，用于车辆排气系统的混合器组件包括：混合器壳体，该混合器壳体限定内腔，该内腔构造成接纳发动机排气；以及上游挡板，该上游挡板定位在混合器壳体的入口端部处。上游挡板包括具有开口区域的板，开口区域包括固定几何构型，排气通过开口区域进入内腔。阀能够从闭合位置朝向打开位置移动以提供可变几何构型，该几何构型改变开口区域以减小回压。在另一个示例性实施方式中，车辆排气系统包括：第一排气部件，该第一排气部件构造成接纳发动机排气；第二排气部件，该第二排气部件位于第一排气部件下游；以及混合器，该混合器定位在第一排气部件与第二排气部件之间。混合器包括外壳体，该外壳体限定用于接纳来自第一部件的发动机排气的内腔。外壳体包括至少一个喷射开口。混合器还包括定位在混合器壳体的入口端部处的上游挡板，其中，上游挡板包括具有开口区域的板，开口区域包括固定几何构型，排气通过开口区域进入内腔。阀能够从闭合位置朝向打开位置移动以提供可变几何构型，该可变几何构型改变开口区域以减小回压。阀响应于排气流量超过预定限值而朝向打开位置移动。定量配给器构造成将流体引入通过喷射开口并引入到内腔中而与发动机排气混合，从而提供向第二排气部件引导的混合物。在另一示例性实施方式中，用于降低排气系统用的混合器中的回压的方法包括以下步骤：提供混合器壳体，该混合器壳体限定接纳发动机排气的内腔；将上游挡板定位在混合器壳体的入口端部处，该上游挡板包括具有开口区域的板，开口区域包括固定几何构型，排气通过开口区域进入内腔；以及当排气流量超过预定限值时，使阀从闭合位置朝向打开位置移动以提供可变几何构型，该可变几何构型改变开口区域以减小回压。在上述实施方式中的任一实施方式的进一步实施方式中，上游挡板包括接纳阀的开孔，并且其中，当阀处于闭合位置时，混合器组件以固定几何构型操作，并且其中，当阀朝向打开位置移动时，混合器组件以可变几何构型操作。在上述实施方式中的任一实施方式的进一步实施方式中，阀包括翻板，该翻板以与开孔成重叠关系的方式安装至上游挡板，并且阀包括用于将翻板向闭合位置偏置的弹性构件。本申请的这些以及其他特点根据以下详述和附图将被最佳地理解，以下是附图的简要描述。附图说明图1图示地说明了根据本专利技术的具有混合器的排气系统的一个示例。图2是具有上游挡板的混合器组件的立体图，该上游挡板具有用于阀的开口。图3是类似于图2的视图，但是图3图示了安装在开口中的阀。图4是如从出口端观察的图2的混合器组件的立体图。图5A图示了图3的阀的立体图。图5B图5A的阀处于闭合位置的侧视图。图5C是图5A的阀处于部分打开位置的侧视图。图6图示了具有固定几何结构的混合器和具有结合的可变几何结构与固定几何结构的混合器的回压与流量的曲线图。具体实施方式图1图示了车辆排气系统10，该车辆排气系统10如已知的那样通过多种上游排气部件14传导由发动机12产生的热排气以减少排放和控制噪音。多种上游排气部件14可以包括以下各者中的一者或更多者：管道、管、连接器、过滤器、阀、催化器、消声器、谐振器等。在一种示例性构型中，上游排气部件14将发动机排气引导到具有入口18和出口20的柴油机氧化催化器(DOC)16中。如已知的，DOC16的下游可以有用于从排气中去除污染物的柴油机微粒过滤器(DPF)21。DOC16和可选的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将排气传递到下游的排气部件28。可选地，部件22可以包括构造成用于执行选择性催化还原功能和颗粒过滤功能的催化器。多种下游排气部件28可以包括以下各者中的一者或更多者：管道、管、连接器、过滤器、阀、催化器、消声器、谐振器等。这些上游排气部件14、下游排气部件28和其他多种部件16、21、30、22可以根据车辆应用和可用的安装空间以多种不同的构型和组合安装。在一种示例性构型中，混合器30定位在DOC16或者DPF21的出口20的下游并且定位在SCR催化器22的入口24的上游。上游的催化器和下游的催化器可以排成一行或者是平行的。混合器30用于使排气产生涡流或产生旋转运动。喷射系统32用于将柴油机排气流体和/或比如说例如水和尿素的溶液之类的还原剂喷射到SCR催化器22上游的排气流中，使得混合器30可以将流体与排气充分混合在一起。喷射系统32将流体喷射到排气流中，使得尿素液滴经受汽化和水解作用以形成氨气。在将混合物引导至SCR催化器22之前，混合器30将氨气与排气流充分混合。如已知的，氨吸附在催化剂上并与NOx发生反应。喷射系统32包括流体供应装置34、控制流体喷射的控制器36、以及主供应器或主喷射器38。在一个示例中，主喷射器38包括将流体喷射到混合器30中的定量配给器。混合器30包括混合器本体，该混合器本体具有构造成接纳发动机排气的入口端部42和用于将涡流的发动机排气与由尿素转化的产物的混合物引导至SCR催化器22的出口端部44。可以用于排气系统10中的混合器30的示例可以在USP8,661,792以及申请号为12/57693、12/57886和12/57768的共同未决的美国申请中找到，上述申请同样被转让给本申请的受让人并且在此通过引用并入。如一个示例性构型中所示，混合器30(图2)包括混合器外壳体46，该混合器外壳体46限定内腔，在混合器外壳体46处，入口端部42构造成接纳发动机排气，并且出口端部44构造成将涡流的发动机排气与由尿素转化的产物的混合物引导至SCR催化器22或者其他下游排气部件。进一步地，混合器30包括被外壳体46包围的上游挡板50(图2至图3)和下游挡板52(图4)。上游挡板50构造成引发排气流的涡流。外壳体46包括外周表面54和朝向混合器中心轴线A面向内的内周表面56(图4)。外壳体46的外周表面54包括在上游挡板50和下游挡板52之间的位置处形成的开口48。开口48构造成接纳主流体供应器/喷射器38。在一个示例中，歧管68用于便于将喷射器38安装至壳体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于车辆排气系统的混合器组件，所述混合器组件包括：混合器壳体，所述混合器壳体限定内腔，所述内腔构造成接纳发动机排气；上游挡板，所述上游挡板定位在所述混合器壳体的入口端部处，所述上游挡板包括具有开口区域的板，所述开口区域包括固定几何构型，排气通过所述开口区域进入所述内腔；以及阀，所述阀能够从闭合位置朝向打开位置移动以提供可变几何构型，所述可变几何构型改变所述开口区域以减小回压。

【技术特征摘要】
2017.12.12 US 15/838,4531.一种用于车辆排气系统的混合器组件，所述混合器组件包括：混合器壳体，所述混合器壳体限定内腔，所述内腔构造成接纳发动机排气；上游挡板，所述上游挡板定位在所述混合器壳体的入口端部处，所述上游挡板包括具有开口区域的板，所述开口区域包括固定几何构型，排气通过所述开口区域进入所述内腔；以及阀，所述阀能够从闭合位置朝向打开位置移动以提供可变几何构型，所述可变几何构型改变所述开口区域以减小回压。2.根据权利要求1所述的混合器组件，其中，所述阀响应于超过预定限值的排气流量而朝向所述打开位置移动。3.根据权利要求2所述的混合器组件，其中，采用所述固定几何构型的所述开口区域包括至少一个主开口，排气通过所述主开口进入所述内腔。4.根据权利要求3所述的混合器组件，其中，采用所述固定几何构型的所述开口区域进一步包括一个或更多个比所述主开口小的副开口。5.根据权利要求3所述的混合器组件，其中，所述上游挡板包括接纳所述阀的开孔，并且其中，当所述阀处于所述闭合位置时，所述混合器组件以所述固定几何构型操作，并且其中，当所述阀朝向所述打开位置移动时，所述混合器组件以所述可变几何构型操作。6.根据权利要求5所述的混合器组件，其中，当所述阀朝向所述打开位置移动时，所述开口区域通过所述开孔的暴露而增大，以减小回压。7.根据权利要求5所述的混合器组件，其中，所述阀包括翻板，所述翻板以与所述开孔成重叠关系的方式安装至所述上游挡板，并且所述混合器组件包括用于将所述翻板向所述闭合位置偏置的弹性构件。8.根据权利要求7所述的混合器组件，所述混合器组件包括用于限制所述翻板的打开运动并且限定最大打开位置的止挡件。9.根据权利要求8所述的混合器组件，所述混合器组件包括用于限制所述翻板的闭合运动并且限定完全闭合位置的安置部，并且其中，所述翻板能够响应于排气流量的改变而在所述完全闭合位置与所述最大打开位置之间定位处于无限多个位置以提供所述可变几何构型。10.根据权利要求1所述的混合器组件，其中，所述混合器壳体包括喷射开口，并且所述混合器组件包括定量配给器，所述定量配给器构造成将流体喷射通过所述喷射开口并喷射到所述内腔中而与所述发动机排气混合。11.根据权利要求1所述的混合器组件，其中，所述阀是能够响应于超过预定限值的排气流量而仅向所述打开位置移动的被动阀，并且所述混合器组件包括用于将所述阀朝向所述闭合位置偏置的弹性构件。12.一种车辆排气系统，包括：第一排气部件，所述第一排气部件构造成接纳发动机排气；第二排气部件，所述第二排气部件位于所述第一排气部件下游；混合器，所述混合器定位在所述第一排气部件与所述第二排气部件之间，所述混合器包括：外壳体，所述外壳体限定用于接纳来自所述第一排气部件的所述发动机...

【专利技术属性】
技术研发人员：爱德华多·阿拉诺，
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