CN104265426B - 排气系统及汽车 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种排气系统，包括排气管(21)以及安装于排气管(21)上的SCR喷射装置，SCR喷射装置包括喷嘴(22)，喷嘴(22)铰接于排气管(21)上，SCR喷射装置还包括与喷嘴(22)相固定的滑壳(23)、转动连接于排气管(21)上的摆杆(24)以及与摆杆(24)固定连接的驱动件(25)，摆杆(24)的一端与滑壳(23)滑动配合，驱动件(25)的一端位于排气管(21)内，喷嘴(22)的转动面和摆杆(24)的转动面均位于废气流动方向所在的面内，且两者的转动方向相反。上述排气系统能够改善还原剂与废气的反应效果，同时缓解还原剂的浪费现象。本发明还公开了一种汽车。
Description
技术领域
本发明涉及排气后处理技术领域，尤其涉及一种排气系统。本发明还涉及一种汽车。
背景技术
汽车在运行过程中会排出大量的废气，这部分废气中通常含有较多的有害物质，会对环境造成较严重的污染。为了降低汽车排放物对环境的污染，SCR(Selective Catalytic Reduction，选择性催化还原法)技术得到了比较广泛的应用。
SCR技术通过SCR喷射装置将还原剂喷入到发动机排气中，在废气温度和气流的作用下，还原剂能快速分解释放出氨，将NOx还原成为氮气，达到降低NOx量的效果。上述SCR喷射装置通常安装于排气管上，其具体安装时通常采用以下两种方式：
(1)、如图1所示，SCR喷射装置11垂直布置于排气管12的上方，自SCR喷射装置11中喷射出的还原剂将垂直喷射入排气管12中，一部分还原剂将与废气混合发生催化反应，另一部分还原剂还未与废气混合即附着于排气管12的相应内壁上；
(2)、如图2所示，SCR喷射装置11以预设角度倾斜设置于排气管12的上方，自SCR喷射装置11喷出的还原剂随之以预设角度进入排气管12中，大部分还原剂与废气混合发生催化反应，小部分还原剂还未与废气混合即附着于排气管12的相应内壁上。
上述两种设置方式下，还原剂的喷射方向不变，如果废气流量增大，还原剂的喷射压力不变，其与排气管的碰撞力度相比于废气流量就显得偏弱，致使还原剂与废气的反应效果较差；而如果废气流量减小，废气温度偏低，还原剂与排气管12发生碰撞后，还原剂容易直接结晶于排气管12的内壁上，导致还原剂出现浪费。
综上所述，如何缓解还原剂与废气的反应效果较差，以及还原剂出现浪费的问题，已成为本领域技术人员亟待解决的技术难题。
发明内容
本发明的目的是提供一种排气系统，该排气系统能够改善还原剂与废气的反应效果，同时缓解还原剂的浪费现象。本发明的另一目的是提供一种包括上述排气系统的汽车。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种排气系统，包括排气管以及安装于所述排气管上的SCR喷射装置，所述SCR喷射装置包括喷嘴，所述喷嘴铰接于所述排气管上，所述SCR喷射装置还包括与所述喷嘴相固定的滑壳、转动连接于所述排气管上的摆杆以及与所述摆杆固定连接的驱动件，所述摆杆的一端与所述滑壳滑动配合，所述驱动件的一端位于所述排气管内，所述喷嘴的转动面和所述摆杆的转动面均位于废气流动方向所在的面内，且两者的转动方向相反。
优选地，在上述排气系统中，所述滑壳内具有摆杆端部容置空间，在所述摆杆的转动面内，所述摆杆上具有两个分别与所述摆杆端部容置空间的相对两侧壁相接触的作用部。
优选地，在上述排气系统中，所述喷嘴通过固定于所述排气管上的安装支架与所述排气管铰接，所述安装支架上具有限位面，所述喷嘴与所述限位面接触以到达极限转动位置。
优选地，在上述排气系统中，所述滑壳内设置弹性控制件，所述弹性控制件位于所述滑壳的内壁与所述摆杆的端部之间。
优选地，在上述排气系统中，所述弹性控制件为螺旋弹簧，所述摆杆上与所述螺旋弹簧相作用的一端为弧形端。
优选地，在上述排气系统中，所述驱动件上位于所述排气管内的一端上设置叶片，所述叶片与所述驱动件转动连接。
优选地，在上述排气系统中，所述排气管的外表面与所述摆杆之间设置转动复位件，所述转动复位件在所述摆杆的转动行程内具有变形量。
优选地，在上述排气系统中，所述滑壳固定于所述喷嘴上背离所述排气管的一侧，所述摆杆位于所述喷嘴上设置所述滑壳的一侧。
优选地，在上述排气系统中，所述滑壳上具有与所述喷嘴相固定的底板，所述底板与所述摆杆滑动配合。
一种汽车，包括排气系统，所述排气系统为上述任一项所述的排气系统。
在上述技术方案中，本发明提供的排气系统包括排气管以及安装于排气管上的SCR喷射装置，SCR喷射装置包括喷嘴、与喷嘴相固定的滑壳、转动连接于排气管上的摆杆以及与摆杆固定连接的驱动件，喷嘴铰接于排气管上，摆杆的一端与滑壳滑动配合，驱动件的一端位于排气管内，喷嘴的转动面和摆杆的转动面均位于废气流动方向所在的面内，且两者的转动方向相反。当排气管内的废气流量增大时，驱动件受到废气施加的驱动力，带动摆杆转动，摆杆转动时向滑壳施加作用力，使得滑壳带动喷嘴转动，此时喷嘴的喷射方向与废气流动方向之间的夹角增大，使得还原剂更容易与排气管碰撞并反弹，进而改善还原剂与废气的反应效果；当排气管内的废气量不断减小时，驱动件受到的驱动力减小，进而带动摆杆反向转动，摆杆向滑壳施加反向作用力，使得滑壳带动喷嘴反向转动，此时喷嘴的喷射方向与废气流动方向之间的夹角减小，还原剂不容易与排气管碰撞，进而缓解还原剂的结晶现象，以此缓解还原剂的浪费问题。
由于上述排气系统具有上述技术效果，包含该排气系统的汽车也应具有相应的技术效果。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为一种典型的排气系统的结构示意图；
图2为另一种典型的排气系统的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的排气系统在一种状态下的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的排气系统在另一种状态下的结构示意图。
附图标记说明：
11-SCR喷射装置，12-排气管；
21-排气管，22-喷嘴，23-滑壳，24-摆杆，25-驱动件，26-支架，27-安装支架，28-弹性控制件，29-叶片，30-转动复位件。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种排气系统，该排气系统能够改善还原剂与废气的反应效果，同时缓解还原剂的浪费现象。本发明的另一核心是提供一种包括上述排气系统的汽车。
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。
如图3和图4所示，本发明实施例提供一种排气系统，该排气系统包括排气管21和SCR喷射装置，排气管21中流通废气，SCR喷射装置则可喷射还原剂，为了提高还原效果，该还原剂可为尿素水溶液。上述SCR喷射装置包括喷嘴22、滑壳23、摆杆24和驱动件25，其中：
喷嘴22内具有还原剂喷射通道，其插入排气管21中，且其可相对于排气管21移动；
滑壳23可固定于喷嘴22上，其可位于喷嘴22上靠近排气管21的一侧，该滑壳23的底部可为开口结构，其与喷嘴22固定后即可形成摆杆端部容置空间；
摆杆24的一端位于滑壳23与喷嘴22形成的摆杆端部容置空间内，其可与喷嘴22的外表面接触，同时也能够与滑壳23的内壁接触，摆杆24的另一端可通过转轴与排气管21转动连接；
驱动件25的一端与摆杆24固定连接，另一端伸入排气管21内，具体地，摆杆24和驱动件25均可固定于转轴上，转轴通过支架26与排气管21转动连接，驱动件25也可以直接固定于摆杆24上，驱动件25可优选为驱动杆；
喷嘴22的转动面和摆杆24的转动面均位于废气流动方向所在的面内，且两者的转动方向相反，即摆杆24逆时针转动时，喷嘴22顺时针转动，摆杆24顺时针转动时，喷嘴22逆时针转动。
当排气管21内的废气流量增大时，驱动件25受到废气施加的驱动力，带动摆杆24转动，摆杆24转动时向滑壳23施加作用力，使得滑壳23带动喷嘴22转动，此时喷嘴22的喷射方向与废气流动方向之间的夹角增大，使得还原剂更容易与排气管21碰撞并反弹，进而改善还原剂与废气的反应效果；当排气管21内的废气量不断减小时，驱动件25受到的驱动力减小，进而在自身重力的作用下带动摆杆24反向转动，摆杆24向滑壳23施加反向作用力，使得滑壳23带动喷嘴22反向转动，此时喷嘴22的喷射方向与废气流动方向之间的夹角减小，还原剂不容易与排气管21碰撞，进而缓解还原剂的结晶现象，以此缓解还原剂的浪费问题。
可以理解地，上述摆杆24放置于滑壳23内的摆杆端部容置空间中后，其与滑壳23的内壁和喷嘴22的外表面之间可具有间隙，此时，驱动件25驱动摆杆24时，摆杆24要进过一段空程才能与滑壳23或者喷嘴22相接触，导致传动效率偏低。为此，在摆杆24的转动面内，摆杆24上具有两个分别与摆杆端部容置空间的相对两侧壁相接触的作用部，此处所说的相对两侧壁可分别为滑壳23的内壁和喷嘴22的外表面。上述两个作用部可为弧形结构，以使摆杆24的端部在转动过程中始终与滑壳23和喷嘴22相作用，进而在传动过程中有效地节省因空程所耗费的时间，以此提高传动效率，促使SCR喷射装置根据废气流量变化作出更灵敏的调整。
在实际工作过程中，虽然喷嘴22随着废气流量的变化不断改变自身位置可以达到前述的效果，但通过研究发现，喷嘴22的喷射方向与废气流动方向之间的夹角不能过大，也不能过小，即上述夹角在一定范围内变化才会产生比较好的效果。有鉴于此，进一步的技术方案中，喷嘴22通过固定于排气管21上的安装支架27与排气管21铰接，该安装支架27上具有限位面，喷嘴22与限位面接触以到达极限转动位置，在此极限转动位置处，喷嘴22即无法相对于排气管21转动。此方案采用限位面控制喷嘴22的转动幅度，使得喷嘴22的位置控制在合理的范围内。当然，上述限位面可为一个，以此对喷嘴22的转动进行单向限制，限位面也可为两个，以此对喷嘴22的转动进行双向控制。通常，可将喷嘴22的喷射方向与废气流动方向之间的夹角控制在20°～60°之间。
当滑壳23内不设置其他部件时，摆杆24在滑壳23内的移动不受其他部件的限制，致使滑壳23在废气流量变化比较大的情况下出现剧烈的振动，既产生了比较大的噪音，又容易对其他部件产生损伤。为了缓解这一问题，本发明实施例中，滑壳23内可设置弹性控制件28，该弹性控制件28位于滑壳23的内壁与摆杆24的端部之间。如此设置后，摆杆24的运动将受到弹性控制件28的限制，以此起到缓冲作用。同时，弹性控制件28可控制摆杆24在滑壳23内的位置，对于喷嘴22的转动幅度也有一定的控制作用。
上述弹性控制件28可由弹性材料(例如橡胶)制成，也可选为螺旋弹簧。当弹性控制件28为螺旋弹簧时，为了提高螺旋弹簧与摆杆24的配合性能，摆杆24上与螺旋弹簧相作用的一端可为弧形端，该弧形端可以与螺旋弹簧的端部具有较大的接触面积，以使两者之间的作用更加可靠；并且，螺旋弹簧在自身周向上与摆杆24的作用点分布比较均匀，使得螺旋弹簧的变形也更加均匀，不容易出现疲劳损坏。
更进一步地，驱动件25上位于排气管21内的一端上可设置叶片29，该叶片29与驱动件25转动连接。当废气作用于叶片29时，驱动件25更容易被驱动，使得整个SCR喷射装置对废气流量变化的反应更加灵敏。并且，叶片29在废气作用下可转动，进而对排气管21内的物质进行搅拌，使得废气与还原剂的混合更加充分；另外，叶片29转动时亦可将还原剂液体打碎为小液滴，以此改善雾化效果，同样有利于废气与还原剂的充分混合。
前文提到，废气量减小时，驱动件25在自身重力的作用下可以反向运动，但驱动件25本身的重力可能较小，不足以驱使驱动件25反向运动。因此，排气管21的外表面与摆杆24之间可设置转动复位件30，该转动复位件30在摆杆24的转动行程内具有变形量，即摆杆24转动时，转动复位件30会发生弹性变形。如此设置后，当废气量减小时，驱动件25受到的作用力减小，转动复位件30即进行复位，使得驱动件25在转动复位件30的作用下反向运动，继而驱动摆杆24。显然，此种结构使得摆杆24的运动更加可靠。上述转动复位件30可为扭力弹簧，该扭力弹簧的一端与排气管21相固定，另一端可与摆杆24相固定。
优选地，滑壳23可固定于喷嘴22上背离排气管21的一侧，而摆杆24则位于喷嘴22上设置滑壳23的一侧。此种结构下，滑壳23对于喷嘴22的运动不容易产生干涉，同时，摆杆24和滑壳23位于喷嘴22的同一侧，也有利于通过简单的结构即可实现摆杆24与喷嘴22之间的传动，而无须另外设置转接结构以防止上述各部件之间产生干涉。
由前文可知，滑壳23内具有摆杆端部容置空间，该摆杆端部容置空间可由滑壳23和喷嘴22的外表面形成，在另一种实施例中，摆杆端部容置空间也可由滑壳23单独形成，即滑壳23上具有与喷嘴22相固定的底板，该底板与摆杆24滑动配合。相比于摆杆24直接与喷嘴22滑动配合的方式，上述结构可避免摆杆24直接磨损喷嘴22的外表面，而将磨损转移至滑壳23上，即使滑壳23的磨损量达到极限，也仅需更换滑壳23，而更换滑壳23的成本明显低于更换喷嘴22的成本。
本发明实施例还提供了一种汽车，该汽车包括上述任一技术方案所描述的排气系统。由于上述排气系统具有上述技术效果，包含该排气系统的汽车也应具有相应的技术效果，此处不再赘述。
以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。
Claims (10)
1.一种排气系统，包括排气管(21)以及安装于所述排气管(21)上的SCR喷射装置，所述SCR喷射装置包括喷嘴(22)，其特征在于，所述喷嘴(22)铰接于所述排气管(21)上，所述SCR喷射装置还包括与所述喷嘴(22)相固定的滑壳(23)、转动连接于所述排气管(21)上的摆杆(24)以及与所述摆杆(24)固定连接的驱动件(25)，所述摆杆(24)的一端与所述滑壳(23)滑动配合，所述驱动件(25)的一端位于所述排气管(21)内，所述喷嘴(22)的转动面和所述摆杆(24)的转动面均位于废气流动方向所在的面内，且两者的转动方向相反。
2.根据权利要求1所述的排气系统，其特征在于，所述滑壳(23)内具有摆杆端部容置空间，在所述摆杆(24)的转动面内，所述摆杆(24)上具有两个分别与所述摆杆端部容置空间的相对两侧壁相接触的作用部。
3.根据权利要求1所述的排气系统，其特征在于，所述喷嘴(22)通过固定于所述排气管(21)上的安装支架(27)与所述排气管(21)铰接，所述安装支架(27)上具有限位面，所述喷嘴(22)与所述限位面接触以到达极限转动位置。
4.根据权利要求1所述的排气系统，其特征在于，所述滑壳(23)内设置弹性控制件(28)，所述弹性控制件(28)位于所述滑壳(23)的内壁与所述摆杆(24)的端部之间。
5.根据权利要求4所述的排气系统，其特征在于，所述弹性控制件(28)为螺旋弹簧，所述摆杆(24)上与所述螺旋弹簧相作用的一端为弧形端。
6.根据权利要求1所述的排气系统，其特征在于，所述驱动件(25)上位于所述排气管(21)内的一端上设置叶片(29)，所述叶片(29)与所述驱动件(25)转动连接。
7.根据权利要求1所述的排气系统，其特征在于，所述排气管(21)的外表面与所述摆杆(24)之间设置转动复位件(30)，所述转动复位件(30)在所述摆杆(24)的转动行程内具有变形量。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的排气系统，其特征在于，所述滑壳(23)固定于所述喷嘴(22)上背离所述排气管(21)的一侧，所述摆杆(24)位于所述喷嘴(22)上设置所述滑壳(23)的一侧。
9.根据权利要求1-7中任一项所述的排气系统，其特征在于，所述滑壳(23)上具有与所述喷嘴(22)相固定的底板，所述底板与所述摆杆(24)滑动配合。
10.一种汽车，包括排气系统，其特征在于，所述排气系统为权利要求1-9中任一项所述的排气系统。
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- 2014-09-16 CN CN201410472816.4A patent/CN104265426B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
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